远距离量子通信:发送单光子并保持多个

基于光纤的经典通信是全光通信,采用光脉冲传输,每50至100公里通过经典中继器进行再放大与整形。与此最为兼容的量子通信系统也应采用全光架构,并以相近间隔部署量子处理单元。然而,现有全光量子通信协议要么需要每隔几公里就进行复杂的量子纠错步骤以实现逻辑量子比特恢复,要么在较长量子中继段中至少依赖于共享复杂的多光子纠缠态。本研究提出了一种基于全光存储的量子中继器方案,用于长距离量子通信。每个中继站点的量子存储器通过光纤环路实现,并采用适用于光子丢失保护的量子纠错编码。仅需在连接站点的光纤中传输单光子态,此类中继器即可在经典基础设施的长距离段中运行。研究团队分析了采用Gottesman-Kitaev-Preskill编码(包括与Steane码的级联)以及单光子量子奇偶校验编码方案在总距离达10000公里时的性能表现。
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提交arXiv: 2025-12-21 15:13

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