面向量子数据中心的 hop 无关保真度: 纠缠纯化的资源需求

量子数据中心网络必须在随系统规模增长的路径上分发 QPUs 之间的纠缠，但每一步纠缠交换都会降低原始端到端状态的质量。拓扑、复用和重复连接尝试可以增加用于请求的原始端到端副本数量，但它们并不能回答核心资源问题：这些副本是否足以通过纠缠纯化去除由多跳分发引起的保真度损失。我们通过一种拓扑无关的黑盒模型研究了这一问题。每个基本链建模为 Werner 态，参数为 $w_0$，因此理想交换一个 $\ell$ 链路径产生等质量的原始副本，Werner 参数为 $w_0^\ell$；纯化成功当且仅当其输出至少一个 Werner 参数不低于 $w_0$ 的状态的概率不低于 $p_{\mathrm{th}}$。我们将递归 BBPSSW 纯化与 Jansen 等人更高阶 $r$-to-$1$ 双局部-Clifford 纯化协议进行比较，使用一种其成功概率由 exact dynamic programming 计算的全递归时程。结果资源图谱显示由 Werner 纠缠条件 $w_0^\ell>1/3$ 主导的阈值结构，表明多副本纯化显著改善了可行性和副本效率。在评估的网格上，Jansen 系列在超过 96% 的共享可行点上所需的副本数少于 BBPSSW；在 $p_{\mathrm{th}}=0.70$ 时，中位副本预算从 268 降至 30。这些结果为评估未来量子数据中心架构是否在实际上支持 hop 无关端到端纠缠质量提供了量化的纯化资源基准。