Repetidores cuánticos basados en la purificación de entrelazamiento

Estudiamos el uso de la purificación de entrelazamiento para la comunicación cuántica a largas distancias. Para distancias mucho más largas que la longitud de coherencia de un canal cuántico ruidoso correspondiente, la fidelidad de transmisión suele ser tan baja que los métodos de purificación estándar no son aplicables. Sin embargo, es posible dividir el canal en segmentos más cortos que se purifican por separado y luego se conectan mediante el método de intercambio de entrelazamiento. Este método puede ser mucho más eficiente que los esquemas basados en corrección de errores cuánticos, ya que utiliza explícitamente la comunicación clásica bidireccional. Una pregunta importante es cómo el ruido, introducido por operaciones locales imperfectas (que constituyen los protocolos de purificación y el intercambio de entrelazamiento), se acumula en dicho canal compuesto, y cómo se puede mantener por debajo de un cierto nivel de ruido. Para abordar este problema, primero estudiamos la aplicabilidad y la eficiencia de los protocolos de purificación de entrelazamiento en la situación de operaciones locales imperfectas. Luego presentamos un esquema que permite la purificación de entrelazamiento a través de canales de longitud arbitraria y tolera errores en el nivel de porcentaje. Requiere un sobrecosto polinómico en tiempo y un sobrecosto en recursos locales que crece solo logarítmicamente con la longitud del canal.