基于多用户纠缠交换的独立网络量子融合

《Nature Photonics》：Quantum fusion of independent networks based on multi-user entanglement swapping

量子网络融合与多用户纠缠交换技术。通过贝尔态测量实现跨网络量子纠缠分发，将两个10节点量子网络融合为18节点全连接网络，为构建大型量子通信网提供新方法。

　　

摘要

随着量子科学的快速发展，构建大规模量子网络已成为未来量子信息技术的一个重要研究领域。未来的量子网络有望实现一系列突破性应用，并在信息安全与大规模计算领域催生全新的技术。未来的量子互联网需要将量子信息处理器连接起来，以实现无与伦比的秘密通信能力，并实现地球上任意两点之间的量子通信。然而，现有的量子网络主要设计用于促进同一网络内终端用户之间的通信。将不同的独立网络连接起来，形成一个完全互联的量子互联网，已成为未来量子通信系统面临的紧迫挑战。在这里，我们展示了基于多用户纠缠交换技术的两种独立网络的量子融合方法，将两个各自包含10个用户的网络合并为一个包含18个用户的大型网络。通过在两个非相邻节点之间进行贝尔态测量，不同网络的用户可以建立纠缠关系，从而使所有18个用户最终能够利用这些纠缠态进行相互通信。我们的方法为在不同网络之间的远程节点之间建立量子纠缠提供了有力支持，促进了量子信息的多功能互联，并为实现大规模城际量子通信网络的建设奠定了基础。