面向高保真度纠缠分发的非对称中继器中的量子存储器平衡

量子互联网的核心是量子中继器，它能够实现远程端到端纠缠生成。从根本上说，量子中继器的纠缠生成率和保真度构成了端到端性能的瓶颈。为了实现高速率，量子中继器采用量子存储器多路复用。在高速率的标准中继器中，每个存储器按顺序与其相邻节点生成纠缠，然后进行纠缠交换。然而，由于在顺序生成过程中最先形成的纠缠发生退相干，这会导致保真度降低。通过分配不同数量的存储器以同时与左右相邻节点形成纠缠，量子中继器减少了高等待时间并实现了高保真度。在这样的中继器中，由于两侧生成的纠缠数量概率性不同，会出现不匹配问题。因此，部分纠缠会一直存储，直到对侧的纠缠可用。这种不匹配问题降低了中继器速率，尤其是纠缠保真度。在本文中，我们考虑了与其相邻节点距离不同的非对称中继器中的不匹配问题。为了缓解不匹配问题，我们推导了动态最优存储器分配方案。在此最优分配下，我们推导了可达速率和保真度的统计下界。我们证明，最优分配在保持与标准中继器相当速率的同时，显著提高了保真度。相反，我们的结果表明，固定存储器分配可能对保真度不利。