单轨离散变量量子通信中无噪声线性放大与衰减的应用

量子通信具有诸多应用,其中量子隐形传态和超密编码是两项最基础的技术。在这些协议中,预先共享的量子纠缠态既能实现量子态的保真传输,也能突破经典极限传递更多信息。然而,信道损耗会劣化共享态的质量,既降低隐形传态的保真度,也削弱超密编码的信息优势。该研究团队通过优化通信方实施的测量方案来抑制这些负面效应,将问题构建为广义正算子值测量(POVM)的优化问题,并将结果与物理可实现的无噪衰减(NA)和无噪线性放大(NLA)电路进行对比。对于隐形传态,NLA/NA方案和优化POVM方案在保持可行成功概率的前提下,将平均保真度提升最高达78%;对于超密编码,它们在某些情况下使量子信道容量相对经典容量的优势提升超100%,并显著改变盈亏平衡点,从而扩展了对信道损耗的耐受范围。值得注意的是,最优POVM方案本质上可简化为NA或NLA操作,这表明通过实验易实现的简单操作即可获得核心性能增益。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-09 05:26

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