在嘈杂的量子网络上分布多方纠缠

在嘈杂的量子网络上分布多方纠缠

时间戳：9年2023月12日下午14:XNUMX

路易斯·布加略1,2,3, 布鲁诺·库蒂尼奥4, 弗朗西斯科·蒙泰罗4,5和亚西尔·奥马尔1,2,3

1Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, 葡萄牙
2信息物理学和量子技术组，Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados (CeFEMA)，葡萄牙
3PQI——葡萄牙量子研究所，葡萄牙
4葡萄牙电信研究所
5ISCTE – Instituto Universitário de Lisboa, 葡萄牙

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抽象

量子互联网旨在利用网络化量子技术，即通过在远距离节点之间分布二分纠缠。 然而，节点之间的多方纠缠可以为量子互联网提供更多或更好的通信、传感和计算应用。 在这项工作中，我们提出了一种算法，用于在具有嘈杂量子中继器和不完美量子存储器的量子网络的不同节点之间生成多方纠缠，其中链接是纠缠对。 我们的算法最适合具有 3 个量子位的 GHZ 状态，同时最大化最终状态保真度和纠缠分布率。 此外，我们确定了为具有更多量子位的 GHZ 状态和其他类型的多方纠缠产生这种同时最优性的条件。 我们的算法在可以同时优化任意参数的意义上也是通用的。 这项工作开辟了在嘈杂的量子网络上优化生成多方量子关联的方式，这是分布式量子技术的重要资源。

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特色图片：量子网络模型，由能够分布成对纠缠的量子通道和具有能够在量子比特上执行操作的量子存储器的量子节点组成。 量子网络的每个组成部分都有一组参数，这些参数取决于量子位和量子网络协议的物理实现。

热门摘要

量子技术有望实现更快的计算、更安全的私人通信以及更精确的传感和计量。 特别是，量子网络开启了在分布式场景中探索这些应用程序的可能性，允许提高性能和/或涉及多方的任务。 然而，要实现多方之间的一些应用程序，往往需要多方纠缠。
在这项工作中，我们的目标是找到在具有嘈杂的量子中继器和不完美的量子存储器的量子网络的不同节点之间分布多方纠缠的最佳方式，其中链接是纠缠对。 这与噪声和状态分布影响应用程序本身的应用程序特别相关。 为此，我们引入了一种新方法，允许最大化两个不同的目标——分布率和分布式状态的保真度——尽管我们的方法很容易推广到包括更多。 我们使用经典路由理论的工具开发了一种算法，该算法找到了分配 3 量子位 GHZ 状态的最佳方式，其方式适用于不同的底层物理实现和分配协议。 我们还提供了更多量子位和另一类多方纠缠态（即 W 态）的结果。

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被引用

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