具有真实Internet拓扑结构的量子网络中的纠缠渗流

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摘 要：本文研究了真实互联网结构中纠缠渗流协议的适用性。假设目前的互联网可以直接用于量子领域且链接是纯态非最大纠缠态，纠缠渗流协议可以提供一种远距离纠缠制备的新方法。纠缠渗流协议的实用性主要依赖于无标度的度分布和高聚集性，在许多天然的和人造的网络中，无标度和高聚集性经常可以被观察到，譬如Internet网络。本文研究的结果表明真实互联网的拓扑结构在纠缠制备中可以发挥重要作用。

关键词：纠缠渗流 复杂网络 聚集性

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（b）-0001-01

未来量子网络会提供很多富有吸引力的应用，从量子密钥、量子传输再到分布式的量子计算[1]。这些应用得以实现有一个前提条件，即节点之间的纠缠形成一个网络。为了克服纠缠量随空间距离呈指数衰减这个现实问题，就需要引入一些额外的设备，例如量子中继器和量子存储器等。

作为另外一种解决的方法，纠缠渗透协议被提出来从而实现远距离纠缠态的制备。这种方法把纠缠建立的问题转换为统计物理中的相变问题。使用局域操作和经典通讯，将部分纠缠态转换为最大纠缠态。转换存在一个所谓的“转换成功率”。当转换成功率超出某一个阈值时，涵盖了大部分网络的最大纠缠连接子网出现了。通常，该阈值依赖于量子网络的拓扑结构性质。一些局域化的量子操作可以降低阈值和增加最大连接子网的尺寸。

从基础和技术层面对纠缠态的制备的浓厚兴趣已经导致了对普通和复杂网络的纠缠渗流的广泛研究。但是，许多这方面的研究结果都是关于网络节点的。由于任何单个的网络模型都不能包含真是网络中的所有拓扑特征，研究真实量子网络中的纠缠渗流协议的应用性就变得非常必要了。假定将来的量子网络很可能与现在的互联网有类似的复杂的拓扑结构。

本篇论文研究现存复杂互联网的纠缠渗透协议。本文研究了量子复杂网络的长距离纠缠建立的协议的有效性，网络具有无标度的度分布和高集群性。

假定CEP和GEP运用到了现在的经典互联网中，我们可以对这些纠缠协议应用到真实复杂量子网络的可行性进行评估。在分析中我们用到了skitter网络和BGP网络，他们反映了真实的互联网AS-lever拓扑的不同方面，即一个反映的是skitter数据平台上的互联网流量拓扑结构；另一个反映的是BGP控制平台的路由系统拓扑结构。

本文研究了现存复杂互联网的纠缠渗透协议。本文研究的结果表明真实互联网的高聚集性拓扑结构对网络化的远程纠缠制备具有积极的现实意义。

参考文献

[1] Kimble，H.J.，The quantum internet.Nature，2008，453（7198）：1023-1030.