具有记忆效应的光纤及其量子通信容量

量子中继器的发展在成本与维护方面带来重大挑战，促使人们探索实现长距离量子通信的替代方案。在无量子中继器且基于无记忆（iid）近似下，已确立的是：若光纤的透射率低于已知临界值，某些基本量子通信任务不可能完成，从而对量子通信可达距离造成严苛限制。然而，若不成立无记忆假设——例如当输入信号间隔足够短时——该限制的适用性便受质疑。本文引入一种可描述长传输线记忆效应的光纤模型。我们进而精确求解其量子容量、双向量子容量与密钥容量。由此表明：由于传输信号间的记忆串扰，即便在先前认为不可能的极高噪声 regime 下，可靠量子通信仍可实现。作为求解的一部分，我们找到了后续信号间的临界时间间隔，低于该间隔时量子通信、双向纠缠分发与量子密钥分发变得可行。