swap ASAP中继链中的噪声:精确解析、分布与紧近似
量子物理
2025-05-21 v5
摘要
损耗是量子网络中纠缠分布的主要瓶颈之一,而量子中继器的实现可以克服这一瓶颈。swap ASAP中继链是最基本的量子中继链形式。在这种中继链中,基本链路以概率方式生成,并在两个相邻链路生成后立即进行确定性交换。每个纠缠态在等待交换时会经历退相干,使得链端节点间纠缠态的保真度成为随机变量。随着中继链增长,完全刻画(平均)保真度仍是一个开放问题。本文针对等间距中继器情形进行解析研究,得到了最多25段保真度所有矩的精确解析公式。我们通过生成函数给出通解:该函数的麦克劳林级数第项即为段保真度的矩。我们还将该方法推广到全局截断策略——一种以延长纠缠传递时间为代价提高保真度的方法——从而无需蒙特卡洛模拟即可快速优化截断参数。此外,我们找到了平均保真度的指数紧近似,并给出了最多10段时传递保真度的完整分布。利用这些结果,我们解析计算了密钥率(包括使用分箱方法和不使用分箱方法两种情况)。
引用
@article{arxiv.2404.07146,
title = {On noise in swap ASAP repeater chains: exact analytics, distributions and tight approximations},
author = {Kenneth Goodenough and Tim Coopmans and Don Towsley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.07146},
year = {2025}
}
备注
Accepted in Quantum. 36 pages, 13 figures