面向量子数据中心中与跳数无关的保真度:纠缠纯化的资源需求

量子数据中心网络必须在路径上分布QPUs之间的纠缠,其路径长度随系统规模增长,但每次纠缠交换步骤都会降低原始端到端状态的质量。拓扑结构、多路复用和重复连接尝试可以增加请求可用的原始端到端副本数量,但它们并未回答核心资源问题:这些副本是否足以通过纠缠纯化消除多跳分布造成的保真度损失?该团队通过一个与拓扑无关的网络黑箱模型来研究这个问题。每个基本链路被建模为参数为w₀的Werner态,因此在一个ℓ链路路径上进行理想交换会产生质量相同的原始副本,其Werner参数为w₀^ℓ;纯化成功条件为:以至少p_th的概率输出至少一个Werner参数不低于w₀的状态。该团队比较了递归BBPSSW纯化协议与Jansen等人提出的高阶r对1双局域Clifford纯化协议,采用一种全递归调度方案,其成功概率通过精确动态规划计算。由此得到的资源图谱显示出由Werner纠缠条件w₀^ℓ > 1/3控制的阈值结构,并证明多副本纯化显著提高了可行性和副本效率。在评估的网格中,Jansen协议族在超过96%的共享可行点上所需副本数少于BBPSSW;当p_th=0.70时,中位副本预算从268降至30。这些结果为评估未来量子数据中心架构能否实际支持与跳数无关的端到端纠缠质量提供了定量纯化资源基准。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-06 18:49

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