许敏 ，聂敏 ，杨光 ，2 ，裴昌幸

（1.西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710061；2.西北工业大学电子信息学院，陕西 西安 710072；3.西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西 西安 710071）

一种全新的基于纠缠交换的量子中继策略

许敏1，聂敏1，杨光1，2，裴昌幸3

（1.西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710061；2.西北工业大学电子信息学院，陕西 西安 710072；3.西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西 西安 710071）

利用纠缠作为资源的量子通信协议具有安全性好、可靠性高、使用灵活等优势，具有广阔的发展前景，同时也对纠缠光子的保真度提出了一定的要求。提出了一种基于纠缠交换的量子中继策略，在远距离通信者之间设置多级中继，借助经典通信的辅助作用，通过节点间的纠缠交换和纠缠纯化操作为收发双方提供保真度稳定的长程纠缠连接。性能分析表明，通过合理控制中继级数和提高纠缠交换以及纠缠纯化的成功率，可以显著降低系统时延和提高系统吞吐量，为实现全球量子通信提供必不可少的纠缠资源。

量子通信；纠缠交换；中继

1 引言

在量子通信网中，信息以量子态的形式编码、传输和处理。基于量子力学的非定域性、叠加原理和不可克隆定理等［1］，在通信距离、容量、安全上具有与传统通信截然不同的原理和优势。其中，纠缠是一种独特的量子资源，是量子非定域性最直接的体现，通信双方一旦建立了纠缠连接，就可以借助纠缠关联进行量子密钥分发、量子秘密共享、量子安全直接通信［2-6］等各种通信协议。……