基于偏振与频率超纠缠的纠缠蒸馏

纠缠蒸馏在量子信息处理中有诸多应用，是提升量子通信、密码学、计算与模拟的质量和效率的重要工具。我们提出一种仅使用一对偏振-频率超纠缠光子的纠缠蒸馏方案，该方案可等价视为包含两对纠缠逻辑量子比特：一对偏振纠缠量子比特与一对频率纠缠量子比特。为在两量子比特间执行所需的CNOT操作，我们考虑使用偏振依赖的频率转换器。相较于以往依赖偏振与空间模式/能量-时间自由度的纠缠蒸馏方法，采用频率编码量子比特的优势在于在线性信道中对比特翻转错误免疫。蒸馏后，可通过牺牲频率自由度显著改善偏振纠缠的保真度。通过仿真，我们展示了可实现高保真度增益、大产出率与高蒸馏速率。我们的蒸馏方案易于用现有技术实现，与现有电信光纤网络兼容，是实现高效量子通信的一种有前景的方法。