单光子传递与多光子存储的长距离量子通信

基于光纤的经典通信为全光系统，光脉冲每50-100公里被放大和重塑。最兼容的量子通信系统也是全光的，量子处理单元可类似地分布在相似区间。然而，现有的全光量子通信协议要么需要在每几公里处进行复杂的量子纠错步骤以实现逻辑量子位恢复，要么在更大的量子中继段上至少依赖于共享复杂的多光子纠缠态。本文提出一种基于全光存储的量子中继方案，用于长距离量子通信，其中以纤维环路形式实现的量子存储结合合适的量子纠错码用于光子丢失保护。通过仅将单光子态通过连接站点的光纤，此类中继器可在经典基础设施的长段距离运行。我们对Gottesman-Kitaev-Preskill 码，包括与Steane码的串联，以及单光子量子奇偶校验码进行了性能分析，总距离可达10000公里。