混合量子网络的端到端容量

未来的量子网络将是混合结构，由量子中继器的复杂架构通过描述多种物理域（主要是光纤和自由空间链路）的量子信道互连而成。在这种混合设置中，必须仔细考虑网络子结构内信道质量之间的相互作用，这对于确保高速率端到端量子通信至关重要。在这项工作中，我们结合点对点自由空间信道容量理论和端到端量子网络容量理论的近期进展，以开发用于研究混合自由空间量子网络的关键工具。我们提出了研究任意混合量子网络容量的一般形式体系，然后具体应用于大气和天基量子信道 regime。接着，我们引入一类模块化量子网络架构，为混合量子网络提供了现实且易于分析的框架。通过考虑一种物理动机明确、高度连接的模块化结构，我们得以理想化网络性能并推导保证最优性能的信道条件。这使我们揭示了实现距离无关速率的重要属性，从而端到端容量与用户间物理距离无关。我们的分析方法阐明了未来天基全球量子互联网以及有线和无线混合大都市量子网络的关键基础设施需求。