6、量子互联网中的光学路由器：原理、类型与应用

量子互联网中的光学路由器：原理、类型与应用

1. 量子互联网协议概述

量子数据的长距离通信和处理有着无数的应用。我们先从低级别协议开始讨论，这些协议是构建其他协议的基础，然后逐步过渡到高级协议，最终实现全云量子计算。

近年来，量子技术在低级别协议领域取得了许多实验进展，高级别协议的演示也在迅速增加。值得注意的是，虽然我们的讨论以量子计算为中心，但量子计算并非唯一值得通信的量子资源。量子系统的任何方面，如状态、操作、存储、测量等，都可被视为量子资产，我们希望量子网络能够处理这些资产。

在最低物理层面，量子协议通常涉及状态制备、演化和测量，这些是构建更复杂协议的基本要素。在详细考虑这些基本资源后，我们将在此基础上探讨一些实现实际任务的主要基本量子协议。

2. 光学路由器基础

路由器是任何网络中最基本的构建模块，它在多个输入和输出之间切换数据包，将其转发到目的地。在许多实际网络中，许多节点仅执行路由功能，而不进行更复杂的计算或其他终端用户协议。

2.1 光学路由器的参数

光学路由器的操作有许多重要参数，以下是一些常见参数的定义：
- 端口（Ports） ：设备中输入和输出光学模式的数量。
- 通道（Channels） ：同时通过设备并行运行的通信流数量。
- 光学深度（Optical depth） ：光路径从输入到输出所经过的基本光学元件/设备的数量。
- 方向性（Directionality） ：信息传输是单