We study the limits of bipartite entanglement distribution using a chain of quantum repeaters that have quantum memories. To generate end-to-end entanglement, each node can attempt the generation of an entangled link with a neighbor, or perform an entanglement swapping measurement. A maximum storage time, known as cutoff, is enforced on the memories to ensure high-quality entanglement. Nodes follow a policy that determines when to perform each operation. Global-knowledge policies take into account all the information about the entanglement already produced. Here, we find global-knowledge policies that minimize the expected time to produce end-to-end entanglement. Our methods are based on Markov decision processes and value and policy iteration. We compare optimal policies to a policy in which nodes only use local information. We find that the advantage in expected delivery time provided by an optimal global-knowledge policy increases with increasing number of nodes and decreasing probability of successful swapping. Our work sheds light on how to distribute entangled pairs in large quantum networks using a chain of intermediate repeaters with cutoffs.


翻译:我们研究使用具有量子记忆的量子重复器链生成双方纠缠分配的极限。为了生成端到端的纠缠,每个节点可以尝试与邻居生成纠缠链路,或执行纠缠交换测量。为了确保高质量的纠缠,对记忆执行最大存储时间(截止时间)。节点遵循决定何时执行每个操作的策略。全局知识策略考虑已经产生的所有纠缠信息。在这里,我们找到最小化产生端到端纠缠的预期时间的全局知识策略。我们的方法基于马尔可夫决策过程,价值和策略迭代。我们将最优策略与仅使用本地信息的策略进行比较。我们发现,最优全局知识策略在节点数量增加和交换成功概率降低时提供的预期交付时间优势越来越大。我们的工作揭示了如何使用中间重复器链在大型量子网络中分配纠缠对的方法,其具有截止时间。

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