基于静态和飞行Gottesman-Kitaev-Preskill量子比特的量子中继器

基于概念上不同形式的量子中继器，存在多种长距离量子通信的方法。在这里，我们探索了一种量子中继器方案，该方案在飞行（光）量子比特和静态（物质）量子比特上都采用量子纠错。其思想是结合编码单向和双向方案的优点，其中有效信道传输和损耗缩放分别通过光子损耗码和编码量子存储器得到增强，同时牺牲了它们的一些优势，例如高时钟速率（独立于经典通信时间，单向）和潜在的大段长度（双向）。更具体地说，我们使用玻色子Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）码来说明、提出并分析这种量子中继器，该码自然地支持量子比特的编码和量子纠错，保护它们免受传输和存储器损耗的影响，后者例如发生在原子系综的集体自旋模式上。虽然编码单向和双向方案本身要么需要非常高的中继器链路耦合效率和GKP压缩，要么允许实验上更可行的小参数值，但我们发现存在中间参数区域，其中组合的中继器协议更优越。