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摘要 实现功能性量子中继器是长距离量子通信的主要研究目标之一。在目前采用的不同方法中,依赖于与确定性量子发射器接口的量子存储器的方法被认为是最有前途的解决方案之一。在这项工作中,我们专注于实现基于存储器的量子中继器方案的硬件,该方案依赖于半导体量子点 (QD) 来产生偏振纠缠光子。通过研究与光子源效率最相关的性能指标,我们选择了制造、加工和调谐技术方面的重大发展,旨在将高纠缠度与按需对生成相结合,特别关注 GaAs 系统代表性案例中取得的进展。我们继续提供与量子存储器集成的观点,既强调了自然-人工原子接口的初步工作,也评论了目前可用且可能可行的多种存储器解决方案(在波长、带宽和噪声要求方面)。为了完成概述,我们还介绍了基于纠缠的量子通信协议的最新实现,并强调了实际量子网络实现面临的下一个挑战。
记录版本:该预印本的一个版本于 2024 年 8 月 31 日在《自然通讯》上发表。已发布的版本请参阅 https://doi.org/10.1038/s41467-024-52084-0 。
通过 my ( x,y,t ) = M y ( x,y,t ) – M y ( x,y ,0) 计算所有细胞的,其中 M y ( x,y ,0) 对应于基态。
在当今的量子通信中,主要问题之一是缺乏可以同时确保高率和长距离的量子中继器设计。最近的文献已经建立了端到端能力,这些容量是通过量子网络中量子和私人通信的最一般协议可以实现的,其中包括量子中继器链的情况。但是,是否存在实现这种能力的物理设计仍然是一个具有挑战性的目标。在这种动机的驱动下,在这项工作中,我们为连续可变的量子中继器提出了设计,并表明它实际上可以实现这一壮举。我们还表明,即使在嘈杂的政权中,我们的费率也超过了Pirandola-Laurenza-ottaviani-Banchi(PLOB)结合。使用无噪声线性放大器,量子记忆和连续变化的钟形测量值,我们的中继器设置是开发出来的。,我们为我们在设计中使用的连续变量量子记忆的非理想模型提出了一个非理想模型。然后,我们表明,如果使用量子链路太嘈杂和/或低质量的量子记忆和放大器,那么潜在的量子通信率将偏离理论能力。
量子中继器长期以来一直被确定为在长距离内分布纠缠至关重要。因此,他们的实验实现构成了量子通信的核心挑战。但是,关于现实的近期实验设置的实施细节有许多公开问题。为了评估现实的中继器协议的性能,我们提出了Requsim,这是一个全面的基于蒙特卡洛的模拟平台,用于征服豌豆,它忠实地包括损失和模型,例如与时间依赖噪声的记忆,例如记忆。我们的平台使我们能够对量子中继器设置和策略进行分析,这些设置和策略远远超出了已知的分析结果:这是指能够捕获更现实的噪声模型并分析更复杂的中继器策略。我们介绍了许多发现围绕改善性能的策略的组合,例如纠缠纯度和多个中继器站的使用,并证明它们之间存在复杂的关系。我们强调,诸如我们的数值工具对于建模旨在为量子互联网做出贡献的复杂量子通信协议至关重要。
⚫ 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
龙桂璐就职于清华大学物理系和低维量子物理国家重点实验室,量子信息前沿科学中心,北京 100084,北京量子信息科学研究院,北京 100193。潘东就职于北京量子信息科学研究院,北京 100193,清华大学物理系和低维量子物理国家重点实验室,北京 100084。盛宇波就职于南京邮电大学电子与光学工程学院,南京 210003。薛其坤就职于清华大学低维量子物理国家重点实验室和物理系,量子信息前沿科学中心,北京 100084,北京量子信息科学研究院,北京 100193,南方科技大学,深圳 518055。陆建华就职于清华大学信息科学与技术学院,北京国家信息科学技术研究中心和量子信息前沿科学中心,北京 100084。Lajos Hanzo 就职于南安普顿大学电子与计算机科学学院,南安普顿 SO17 1BJ,英国。作者要感谢周增荣博士和魏世杰博士在量子抗性算法 LAC 中提供的帮助,并感谢与尹刘国教授的有益讨论。本研究部分由国家自然科学基金(批准号 11974205 和 11974189)、国家重点研发计划(批准号 2017YFA0303700)和广东省重点研发计划(批准号 2018B030325002)资助。L. Hanzo 谨感谢工程和物理科学研究委员会项目 EP/P034284/1 和 EP/P003990/1 (COALESCE) 以及欧洲研究委员会高级研究员基金 QuantCom(批准号 789028)的资金支持。