用于长距离量子通信的基于编码相干态量子比特的容损级联贝尔态测量

相干态量子比特因其贝尔态测量（BSM）的近确定性而成为光学量子信息处理的有前途候选。然而，其非正交性带来了诸如 BSM 失败等困难。人们可以使用大幅值（$\alpha$）的相干态来最小化失败概率，但量子比特随后更易受光子损耗引起的退相干影响。我们提出了一种硬件高效的级联 BSM（CBSM）方案，采用修正奇偶编码并使用幅值合理小（$|\alpha| \lessapprox 2$）的相干态，同时在 BSM 过程中抑制失败和退相干。我们通过数值表明，对于适当的 $\alpha$ 值和足够低的光子损耗率（例如 $\lessapprox 5\%$），CBSM 方案的成功概率任意接近于一。此外，我们验证了利用 CBSM 方案进行量子纠错的中继器方案能够实现超过 1000 km 的高效长距离量子通信。我们表明其性能与最新其他方法相当，或在部分情况下甚至优于它们。最后，我们给出了在修正奇偶编码下制备逻辑量子比特并实现基本逻辑操作的方法，其由若干物理层要素组成，如薛定谔猫态的生成和相干态基下的基本门。我们的工作表明，自由传播场中的编码相干态量子比特为容错信息处理尤其是长距离量子通信提供了一条替代途径。