基于纠缠纯化的量子中继器

我们研究了利用纠缠纯化进行长距离量子通信。对于远大于相应含噪量子信道相干长度的距离，传输保真度通常极低以至于标准纯化方法不适用。然而可将信道划分为较短的段分别纯化，随后通过纠缠交换方法连接。该方法比基于量子纠错的技术方案高效得多，因其明确利用了双向经典通信。一个重要问题是由不完美局域操作（构成纯化与纠缠交换协议）引入的噪声如何在此复合信道中累积，以及如何将其维持在某一噪声水平以下。为处理此问题，我们首先研究了不完美局域操作情形下纠缠纯化协议的适用性与效率。随后给出一种允许在任意长信道上进行纠缠纯化且容忍百分量级错误的方案。其在时间上需多项式开销，局域资源开销仅随信道长度对数增长。