A Quantum Router Architecture for High-Fidelity Entanglement Flows in Multi-User Quantum Networks
A Quantum Router Architecture for High-Fidelity Entanglement Flows in Multi-User Quantum Networks
复制标题
多用户量子网络中高保真纠缠流的量子路由器架构
DOI：
--
复制
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
D. Englund
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yuan Lee;E. Bersin;A. Dahlberg;S. Wehner;D. Englund
远程客户端之间量子纠缠的分布为安全通信、分布式量子计算和量子增强传感提供了机会。允许这种量子网络长距离延伸的一项关键技术是量子中继器，它通常采用带有光学接口的长寿命量子存储器。在过去的十年里，在实验上实现这些中继器的基本构建模块方面取得了巨大进展，但关于何种架构能够在多用户量子网络中实现最佳纠缠流仍然存在悬而未决的问题。在这里，我们提出了一种量子路由器架构，在灵活的光子交换机架构中包含许多量子中继器节点，以代理跨此类网络的纠缠流。我们使用基于事件的模拟平台使用该架构计算纠缠分布的速率和保真度。我们发现，路由器的光子交换机通过每个节点的量子比特数提高了纠缠保真度，而纠缠分布率没有显着下降。所提出的量子路由器架构使用当今的光子开关技术，例如光子集成电路，为近期可部署的多用户量子网络开辟了道路。
The distribution of quantum entanglement between remote clients offers opportunities for secure communication, distributed quantum computation, and quantum-enhanced sensing. A key technology for allowing such a quantum network to extend over large distances is the quantum repeater, which typically employs a long-lived quantum memory with an optical interface. The past decade has seen tremendous progress in experimentally realizing the fundamental building blocks of these repeaters, but open questions remain on what architectures achieve optimal entanglement flows in multi-user quantum networks. Here, we propose a quantum router architecture comprising many quantum repeater nodes in a flexible photonic switchboard architecture to broker entanglement flows across such networks. We compute the rate and fidelity of entanglement distribution using this architecture using an event-based simulation platform. We find that the router's photonic switchboard improves the entanglement fidelity with the number of qubits per node, without a significant drop in the entanglement distribution rate. The proposed quantum router architecture uses present-day photonic switch technology such as photonic integrated circuits, opening a path to near-term deployable multi-user quantum networks.
登录
查看更多内容
影响因子：
7.6
作者：
M. Pant;H. Krovi;D. Towsley;L. Tassiulas;Liang Jiang;P. Basu;D. Englund;S. Guha
通讯作者：
M. Pant;H. Krovi;D. Towsley;L. Tassiulas;Liang Jiang;P. Basu;D. Englund;S. Guha
影响因子：
64.8
作者：
Bhaskar, M. K.;Riedinger, R.;Lukin, M. D.
通讯作者：
Lukin, M. D.
影响因子：
10.4
作者：
Desiatov, Boris;Shams-Ansari, Amirhassan;Loncar, Marko
通讯作者：
Loncar, Marko
影响因子：
10.4
作者：
Wang, Cheng;Langrock, Carsten;Loncar, Marko
通讯作者：
Loncar, Marko
影响因子：
7.6
作者：
Chen, K. C.;Bersin, E.;Englund, D.
通讯作者：
Englund, D.