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量子网络的纠缠路由：一种深度强化学习方法
摘要 — 量子通信在广泛领域中的应用发展势头迅猛，尤其是那些需要高安全性数据传输的领域。另一方面，机器学习在包括网络在内的各种应用领域取得了许多突破性的成功。然而，目前，机器学习在量子网络中的应用并不像在其他领域那么广泛。出于这样的动机，我们提出了一种由机器学习驱动的量子网络纠缠路由方案，旨在在一个时间窗口内满足最大数量的需求（源-目的地对）。更具体地说，我们提出了一种深度强化路由方案，称为深度量子路由代理 (DQRA)。简而言之，DQRA 利用经验设计的深度神经网络来观察当前网络状态来调度网络的需求，然后通过保留量子位的最短路径算法进行路由。DQRA 通过使用明确设计的奖励函数来训练，以实现最大化每个路由窗口中已解析请求的数量的目标。我们的实验研究表明，在量子比特受限的网格网络中，DQRA 平均能够将成功路由请求的比率保持在 80% 以上，在极端条件下则保持在 60% 左右，即每个节点在一个窗口内只能充当一次中继器。此外，我们表明，就量子网络的大小而言，DQRA 的复杂性和计算时间是多项式的。索引术语 — 量子网络路由、深度强化学习、量子网络、深度学习。
量子网络：重置和重用可以是一场游戏......
摘要 — 未来的量子网络中继器主要用来在节点之间创建纠缠，并将这些纠缠提炼到最佳性能水平。在调查期间，我们实施了一种纠缠提炼多通道协议，并在 IBM-Q 环境中进行了测试，结果显示经过多次提炼后结果不断改善。我们实施了两个版本的多通道提炼，即 BBPSSW 和 DEJMPS，重点是通过 IBM 实施的重置和重用功能优化量子位的使用。重置和重用这一新功能可以改变游戏规则，并可以最大限度地减少大规模应用所需的量子位数。我们还发现，虽然目前无法将持续提炼通道的标准作为运行时反馈回路来实现，但可以通过后电路数据分析来研究该过程。我们的结果还表明，仅凭保真度就可能让我们放弃一些基于其他指标（例如纠缠成功率和传输一点数据成功率）显示成功的方法。实验发现，对于这种复杂的多道蒸馏过程，保真度过低。（摘要）
纠缠光学原子钟的基本量子网络
光学原子钟是我们测量时间和频率的最精确的工具 1 – 3 。通过在不同位置的时钟之间进行精确的频率比较，人们可以探测基本常数的时空变化 4、5 和暗物质的性质 6、7 ，进行大地测量 8 – 10 ，并评估系统时钟偏移。对独立系统的测量受到标准量子极限 (SQL) 的限制；对纠缠系统的测量可以超越 SQL，达到量子理论允许的极限精度——海森堡极限。虽然局部纠缠操作已经在微观距离上证明了这种增强 11 – 16 ，但远程原子钟之间的比较需要在没有内在相互作用的系统之间快速产生高保真度纠缠。使用光子链路 17 , 18，我们将两个相距宏观距离 19（≈ 2 米）的 88 Sr + 离子纠缠在一起，以展示第一个纠缠光钟的量子网络。对于离子之间的频率比较，我们发现纠缠将测量不确定性降低了近 √
多服务供应商的量子网络 - CUHK CSE
引言自从 20 世纪 60 年代末 ARPAnet 诞生以来，传统互联网就对服务和社会产生了变革性的影响。现在，随着量子信息和计算技术的进步，一种新型通信网络即量子互联网的研究正在进行中 [1, 2]。这种网络由能够共享纠缠的节点组成，纠缠是一种通过称为量子隐形传态的过程传输量子信息的资源。发送以量子系统状态编码的信息的能力将实现多种新服务，如安全通信、高精度时钟同步、分布式和盲量子计算以及量子遥测。然而，量子互联网的创建需要重新思考和重新设计传统互联网所依赖的网络协议，以支持量子力学的特性和局限性。幸运的是，该领域已经在开展令人兴奋的工作，量子网络堆栈的不同层都取得了进展。在物理层，已在光纤中证明了数十公里距离的纠缠[3, 4]。已提出了一种链路层协议[5]，用于在物理连接的量子节点之间提供强大的纠缠生成服务。在网络层，[6–9]讨论了纠缠路由问题，[10]提出了一种传输层的量子重传协议。
量子网络的异步纠缠分发协议
摘要 基于纠缠的量子网络可以通过在远距离端节点之间分发纠缠对来提供无条件安全的通信。为了实现端到端的纠缠分布，量子中继器链中总是需要进行多次纠缠交换操作。然而，由于不完善的物理设备导致纠缠交换的不确定性，交换操作的执行模式直接影响纠缠分布的性能，可归类为纠缠访问控制（EAC）问题。在本文中，我们将EAC问题归结为两个方面：量子节点内的匹配优化和量子节点间的交换冲突避免。据此，我们提出了一种异步纠缠分发协议，该协议分别包含自定义的加权最大匹配算法和可靠的信令交互机制以避免交换冲突。基于所提出的协议，量子中继器自主决定其行为并自发异步构建端到端纠缠对。仿真结果表明，我们的协议可以显著提高端到端纠缠对的纠缠分配率和保真度，同时简化量子网络的部署和管理过程。
DNA 模板导向的二维激子网络作为高效模型光收集和能量传输系统
摘要：光合生物将离散的集光复合物组织成大规模网络，以促进高效的光收集和利用。受大自然的启发，本文使用合成的 DNA 模板引导染料聚集体与菁染料 K21 形成离散的分支光子复合物和二维 (2D) 激子网络。DNA 模板的范围从四臂 DNA 瓦片（每臂约 10 纳米）到具有不同几何形状和不同尺寸的二维线框 DNA 折纸纳米结构，最大可达 100 × 100 nm 2 。这些 DNA 模板染料聚集体表现出强耦合的光谱特征和离域激子特性，从而实现高效的光子收集和能量传输。与在单个 DNA 瓦片上模板化的离散分支光子系统相比，互连的激子网络的能量传输效率提高了约 2 倍。这种自下而上的组装策略为创建具有复杂几何形状和工程能量路径的二维激子系统铺平了道路。
Microsoft Word - Manuscript_Accepted_量子网络中纠缠的确定性产生.docx
高级量子信息协议依赖于多节点量子网络的运行，其中纠缠分布在各个节点上。现有的纠缠生成协议是概率性的，其效率随着系统规模的扩大而呈指数下降。我们通过将单光子驻波与网络节点耦合，制定了一种方法，用于确定性地生成任意大小的多节点量子网络的纠缠态。我们通过实验展示了如何在简单的双节点系统中实现这一点。由于这种方法依赖于网络的集体激发——而不是与各个节点的局部相互作用，因此它允许以单一效率生成纠缠，而与网络的大小和性质无关。引言量子技术有望提供强大的计算能力、牢不可破的安全通信和高灵敏度的测量 [1]。量子系统的关键组成部分是量子网络——由多个节点组成的系统，能够存储和处理量子信息，以及连接它们的量子通道 [2,3]。量子网络节点采用基于物质的平台（原子、离子、超导和等离子体系统等）构建，可以提供高精度量子态控制、长期存储、增强量子子系统之间的相互作用强度以及小型化。
在八用户量子网络中实现的无条件安全数字签名*
1 量子工程技术实验室，布里斯托大学 HH Wills 物理实验室和电气电子工程系，Merchant Venturers 大楼，Woodland Road，布里斯托 BS8 1UB，英国 2 光子学与量子科学研究所，赫瑞瓦特大学，英国 3 ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques，巴塞罗那科学技术学院，08860 Castelldefels（巴塞罗那），西班牙 4 光子学和量子光学研究中心，先进材料和传感设备卓越中心，Rud − er Boˇskovi´c 研究所，萨格勒布，克罗地亚 5 维也纳量子光学与量子信息研究所（IQOQI）和维也纳量子科学与技术中心（VCQ），奥地利维也纳 6 国防科技大学高级跨学科研究学院，长沙，410073，中华人民共和国 7 斯洛伐克科学院物理研究所量子信息研究中心科学院，D ' ubravsk'a Cesta 9，84511 Bratislava，斯洛伐克 ∗ 通信和材料请求应发送至 Siddarth Koduru Joshi。 ∗∗ 任何通信应发送给作者。 8 现在位于：Universit ' e Cˆote d'Azur，CNRS，尼斯物理研究所（INPHYNI），UMR 7010，Parc Valrose，06108 Nice Cedex 2，法国 电子邮件：SK.Joshi@Bristol.ac.uk
基于钻石色心的量子网络
凭借传输和处理量子信息的能力，大规模量子网络将实现一系列全新的应用，从量子通信到分布式传感、计量和计算。本期观点回顾了量子网络节点和金刚石色心作为合适节点候选者的要求。我们简要概述了采用金刚石色心的最先进的量子网络实验，并讨论了未来的研究方向，重点关注分配和存储纠缠态的量子比特的控制和相干性，以及高效的自旋-光子接口。我们讨论了将金刚石色心与其他光子材料相结合的大规模集成设备的路线，并展望了未来量子网络协议的实际实现和应用。
量子网络准备就绪
如何在量子时代保持信息的传输？尽管量子计算机尚未商业上可用，但是当它们确实实现并完全成熟时，攻击者可能会使用它们破坏一些当前的加密系统，这可能会对国家，企业和个人如何确保敏感数据的安全性造成毁灭性影响。旨在保护安全通信免受此类量子威胁的网络安全技术的进步，例如国家标准技术研究所（NIST）活动，用于选择和标准化基本量子抗量的密码学（称为量子加密后）算法，这表明社会正在越来越意识到这一悬而未决的风险。然而，仍然不确定业务和网络领导者是否具有评估即将到来的量子威胁对组织的特定影响所需的认识和指导，这将使他们能够朝着加密敏捷性，更新量子抗性技术，并使企业在后Quantum时代蓬勃发展。