净化还是不净化:量子网络中输入保真度不对称条件下的纠缠净化

使用两个纠缠资源对的纠缠纯化技术,在量子中继器网络的相关文献中被广泛采用,以抵消由噪声量子存储器和多跳纠缠交换引入的保真度退化。标准纯化协议假设两个资源对具有相同的保真度。然而在实际操作中,纠缠生成具有随机性,两个资源对在不同时刻被宣告成功,因此第一个资源对在等待第二个资源对生成的过程中会在存储器中发生退相干。因此,保真度不对称性是任何在真实存储器条件下运行的网络的结构性特征,这引出一个关键问题——何时执行纯化才是有益的?该团队推导出一个闭式保真度不对称容限δ(F),该参数决定了纯化尝试是否有利。该团队确定了一个通用上界δ_max ≈ 0.076,超过该阈值后纯化将始终适得其反。仿真结果表明,在指数型存储器退相干模型下,对于两跳中继器链中的两个资源对,纯化仅在约14%的尝试中产生收益。该团队定义了三种网络目标——仅优化保真度、仅优化时间、以及同时优化时间与保真度——以实现端到端纠缠分发。研究表明,当应用所需的保真度仅通过交换即可达到时,不进行纯化是更优策略,且其优势随跳数增加而扩大。当仅靠交换无法满足保真度要求而必须进行纯化时,纯化决策必须基于资源对之间的δ(F)值才能有效。该团队提出了DeltaPurify策略,该策略根据本地保真度信息决定是否执行纯化。实验表明,在中继器链的多个保真度阈值和跳数下,DeltaPurify相较于朴素纯化策略和不纯化策略均能缩短服务时间。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-09 07:58

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