21、量子网络：现状、挑战与未来展望

量子网络：现状、挑战与未来展望

1. 量子退相干与纠缠纯化

量子相干性的消失过程被称为退相干。在光纤中，与光子损耗相比，退相干的影响较小，但可以通过纠缠纯化或蒸馏过程来处理。如果量子态尚未完全退相干，例如仍有超过 50% 处于原始的 + 态，就可以将多个这样的不良纠缠态蒸馏成更少但更纯的纠缠态。当有大量不良态时，最终可以得到近乎完美的态，不过数量会少很多。纯化协议要求将不良态存储在存储器中，并部署额外的量子门和经典通信。然而，在大多数光信道实验中，光子损耗才是最显著的影响。

以下是相关要点总结：
- 退相干 ：量子相干性消失的过程。
- 纠缠纯化 ：处理未完全退相干态的方法。
- 主要影响 ：光信道实验中光子损耗影响更大。

2. 量子转发器

量子转发器是另一种量子中继器，也被称为单向量子中继器或量子继电器，它更像经典中继器。由于无克隆定理，不能复制或放大量子态，因此将原始态与额外的辅助光子纠缠。2003 年设计的量子转发器协议中，将两个要传输的量子态（每个态编码在单个光子上）与两个辅助光子纠缠，实现二到四的编码。四个光子在不同时间间隔内一起通过光纤，每 10 公里左右的量子转发器会检查光子是否缺失，若有缺失则执行量子纠错协议，添加新光子并应用一系列量子计算门以恢复原始的四光子态，然后将刷新后的状态发送到下一个转发器，直到到达信道的最终节点。

量子转发器还可用于分发纠缠：Alice 有一个存储器和一个纠缠光子源，源发射纠缠对后，她将其中一个光子存储在存储器中，另一个发送到光纤中。当两个光子到达终点