长距离量子中继器的系统设计

我们提出了一种用于量子中继器网络的新型控制算法与系统设计,并概述了端到端的协议架构。该网络将生成长距离量子态,以支持量子密钥分发以及分布式量子计算。量子中继器可将量子通信吞吐量随距离的衰减从指数级改善为多项式级。由于量子态不可复制,量子中继器并非信号放大器,而是结合一种称为纯化的特殊量子纠错技术来执行量子隐形传态算法,以提升量子态的保真度。我们提出了一种带状纯化方案,在耦合量子比特保真度较低时尤为有效,从而改善了此类系统实验实现的前景。通过对由较短跳段组成的长距离线路进行详细仿真,我们计算了所得的吞吐量。在广泛的物理参数范围内,我们的算法改进使吞吐量相比早期方法最高提升至五十倍。