Сетевые квантовые процессоры

PQC тесно связан с другими оптическими
квантовыми информационными задачами. С одной стороны, квантовые
алгоритмы оценки фаз, используемые, например, в алгоритме Шора и
ряде промежуточных квантовых вычислительных схем
(как в Исх. [

281

]), также полезны в квантово-усиленном

Метрология

324

–

327

С другой стороны, квантовая
связь необходима для построения распределенного квантового
процессора из взаимосвязанных квантовых компьютеров. Летящие
быстро фотоны (или другие оптические состояния) являются очевидным
способом передачи квантовой информации. Таким образом, фотонно
-квантовые межсоединения, естественно, могут быть связаны с
взаимодействием удаленных систем и, возможно, локальных процессорных
ядер. Оптические связи имеют смысл независимо от
квантовой системы, выбранной для обработки, но использование
фотонной обработки означает, что взаимопревращение между
неподвижным и летающим кубитом может быть пропущено. (Действительно,
квантовая телепортация—протокол, основанный на запутывании
, используемый в коммуникации,—также играет ключевую роль в ряде
подходов PQC

39

,

40

.) Тем не менее, возможно,
существует некоторая необходимость в регулировке спектральных свойств
фотонов между коммуникацией и процессором,
и способы сделать это исследуются для
множества различных длин волн взаимопревращения, а
также для архитектур переноса и генерации фотонов

208

,

328

–

333

.

Создание проверенных каналов связи, способных
совместно использовать и передавать запутанность, имеет важное значение для
сетевых квантовых компьютеров, а также для квантовой безопасной
связи, небольших задач обработки на основе связи
(квантовая сложность связи

334

,

335

), и

Квантовые сети для распределенной метрологии

336

.

Важным шагом в верификации и
распространении запутанности стала экспериментальная реализация
тестов Белла без лазеек, выполненных с помощью фотонных

52

,

140

И мат-

Тер кубиты

337

Помимо того, что эти тесты окончательно показали, что локальные
реалистичные объяснения запутанности нежизнеспособны,
они подтвердили, что запутанность теперь может быть строгой-

обычно верифицируется без лазеек, открывая дорогу
к безоговорочно защищенным независимым от устройств
протоколам (например, Исх. [

338

Остающейся проблемой является включение
этих протоколов при наличии очень высоких потерь в
канале связи, используемом для распределения запутанности.
Как и в PQC, потери являются преобладающим источником дополнительного шума
, который ухудшает запутанность.

Можно пренебречь потерей, сделав постселект только при
успешных событиях обнаружения, однако такие эксперименты не
обеспечивают независимой от устройства безопасности или квантового
преимущества в метрологии. К сожалению, теорема об отсутствии клонирования
запрещает создание идентичных резервных копий неизвестных
квантовых состояний в случае потери фотона. Независимая
от состояния попытка усилить кубит или кудит (то
есть увеличить число фотонов до его первоначального значения)
неизбежно приведет к ухудшению чистоты состояния.
Бесшумное усиление может быть выполнено только
вероятностным способом—в соответствии с тем, что шумоподавление является
неунитарный процесс-и производит неправильный выход при
сбое. К счастью, глашатая усиления (также известная
как бесшумное линейное усиление, NLA) возможна: в этой
вероятностной схеме успешные события усиления
объявляются независимым сигналом обнаружения фотонов,
что позволяет им быть отсортированными от неудачных испытаний

203

.
Возвещенное усиление может быть использовано для распределения
запутанности при наличии потерь—даже при
закрытой в принципе лазейке обнаружения. С первых
демонстраций

339

–

341

, NLA активно исследовалась как
в сообществах дискретных переменных (фотон), так и
в сообществах непрерывных переменных. Он показал способность усиливать
поляризацию

342

, путь

343

И время-бин

344

кубиты, и был
использован для восстановления запутанности режима, которая была ухудшена
из-за потери

339

,

343

,

345

и варианты этой схемы были

Применительно к квантовой связи

346

И клонирование

347

Были предложения и эксперименты, связанные с
реализацией NLAS с квантовыми логическими элементами

348

,

349

.