基于光子数基底的高速 qutrit 纠缠交换

纠缠生成于远端节点是分布式量子信息处理中的基本过程。高维量子态 (qudit) 被视为增强纠缠分配能力的有前景的候选方案。然而，使用 Bell 测量进行 qudit 纠缠分发的成功概率通常低于传统 qubit 基于协议的成功概率。本文提出了一种专为 qutrit (三维量子态) 设计的新型纠缠交换协议。该协议采用光子数编码结合额外模式基底（如偏振），从而有效提高了成功概率。我们表明，所提出的 qutrit 协议在有限光子生成概率条件下，可实现高于基于两个光子检测的常规 qubit 协议的更高纠缠生成速率。此外，我们在包括光子损耗和阈值检测等实际实验缺陷下的情形下，对该协议进行评估，表明其在概率光子源下可实现高保真度。