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摘要 —本文对量子通信网络中可扩展性挑战和机遇进行了全面研究,目的是确定对网络影响最大的参数以及扩展网络时出现的趋势。我们设计了量子网络的模拟,该网络由由捕获离子量子比特组成的路由器节点组成,并由贝尔状态测量 (BSM) 节点形式的量子中继器分隔。这样的网络有望安全地共享量子信息并实现高功率分布式量子计算。尽管前景光明,但量子网络仍因噪声和操作错误而遇到可扩展性问题。通过模块化方法,我们的研究旨在克服这些挑战,重点关注扩展节点数和分离距离的影响,同时监测由退相干效应引起的低质量通信。我们的目标是找出网络中对于推进可扩展、大规模量子计算系统至关重要的关键特征。我们的研究结果强调了几个网络参数对可扩展性的影响,突出了对中继器数量和产生的纠缠质量之间权衡的关键见解。本文为未来探索优化量子网络设计和协议奠定了基础。
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⚫ 2 通道、双向转换器,用于混合模式 I 2 C 应用中 SDA 和 SCL ⚫ 兼容 I 2 C 和 SMBus ⚫ 电压电平转换范围为 0.8V 至 5.5V 和 2.2V 至 5.5V ⚫ 端口 A 工作电源电压范围为 0.8V 至 5.5V(正常电平) ⚫ 端口 B 工作电源电压范围为 2.2V 至 5.5V(静态偏移电平) ⚫ 5V 容限 I 2 C 总线和使能引脚 ⚫ 0Hz 至 1000kHz 时钟频率(由于中继器增加的延迟,最大系统工作频率可能低于 1000kHz) ⚫ 以 V CCB 为参考的高电平有效中继器使能输入 ⚫ 漏极开路输入/输出 ⚫ 无锁存操作 ⚫ 支持跨中继器的仲裁和时钟延长 ⚫可适应标准模式、快速模式和快速模式 Plus I 2 C 总线设备、SMBus(标准和高功率模式)、PMBus 和多个主设备 ⚫ 断电高阻抗 I 2 C 总线引脚
• 用 24 Vdc 为端子 11 (+) 和 12 (-) 上的数字中继器供电,观察绿色 LED 灯是否亮起。 • 将 S1 键置于位置 II,将 S3 键置于位置 I,如图 32 所示。 • 激活传感器并通过黄色 LED 验证负载通电。 • 用电压表测量电阻上的电压,该电压必须介于 20 到 24V 之间。 • 停用传感器并验证输出停用及其黄色 LED。 • 测试缺陷检测,将两根传感器线短路,并观察电阻器和黄色 LED 断电,但缺陷的红色 LED 亮起。 • 现在测试现场电缆断裂,打开传感器线并观察电阻器和其黄色 LED 立即断电以及指示缺陷的红色 LED 信号。
单向量子中继器通过量子纠错码抵消丢失和操作错误,可以确保量子网络中快速可靠的量子比特传输。至关重要的是,这种中继器的资源需求(例如,每个中继器节点的量子比特数和量子纠错操作的复杂性)必须保持在最低水平,以便在不久的将来实现。为此,我们提出了一种单向量子中继器,它使用代码连接以资源高效的方式针对通信信道中的丢失和操作错误率。具体来说,我们将树簇代码视为内部容错代码,与外部 5 量子比特代码连接,以防止泡利错误。采用基于标志的稳定器测量,我们表明,通过散布每个专门用于抑制丢失或操作错误的中继器节点,可以以最小的资源开销连接长达 10,000 公里的洲际距离。我们的工作证明了定制的纠错码如何显著降低长距离量子通信的实验要求。