如何进行量子比特传输？保真度约束量子应用的可扩展性

量子网络（QN）通过量子传输实现远程节点的量子比特传输，通过消耗共享的Bell对来重构远程节点上的量子态。在多量子比特量子应用（QApps）中，传输的量子比特可能需要保持在量子存储器中，直至执行开始，而退相干会逐渐降低其与理想目标状态的保真度。只有当所有传输量子比特同时满足最低保真度阈值时，QApps才能正常运行。本文研究了在该保真度约束操作下，两个节点QN中可以传输多少量子比特。我们定义了一种QApp级可靠性指标，作为完成多量子比特传输阶段后，所有端到端Bell对满足目标保真度的概率。随后，我们开发了蒙特卡洛模拟器，涵盖随机Bell对生成、量子中继器（QR）辅助的纠缠分发以及保真度退化。分析考虑了基于光纤的 terrestrial 自由空间光学（FSO）量子链路，以及代表性的NV中子和囚禁离子基的量子存储器。结果表明，在严格的保真度目标下，存储器相干性是可扩展性的主要瓶颈，而并行纠缠生成是多量子比特传输的关键。