量子网络发展面临高维纠缠分发的关键挑战：传统量子中继器在实验中难以实现高维贝尔态/GHZ态的联合测量，从而缺乏网络拓扑适应性。量子游走具有相干性和平台兼容性优势，但现有方案依赖非局域操作（文献【1】）。近日数学所尚云研究员及其博士生陈天恩联合物理所范珩研究员及其博士生陈驰通，通过量子游走设计一系列无需高维联合测量并支持任意网络拓扑的普适性纠缠分发框架，从而实现大规模网络上的高维纠缠态分发。通过理论创新与超导量子实验结合，为未来量子网络的可扩展性和容错性奠定基础。该工作发表于量子计算领域top期刊Quantum Science and Technology.。

    本工作创新性地利用量子游走的并行特性，提出首个无需高维联合测量的纠缠分发协议，将高维纠缠分发转化为单粒子局域测量；设计基于Steiner树的动态路径算法，实现任意拓扑网络的纠缠分发，实验模块可直接嵌入现有量子中继器架构，推动实用化进程；构建的量子Sierpinski分形网络展现出更优的量子扩散特性，为复杂量子网络设计提供新思路。

通过若干个高维Bell态分发多粒子高维GHZ态

通过多粒子高维GHZ态分发多粒子高维GHZ态

树形网络上GHZ态的分发

基于Steiner树在任意网络上GHZ态的分发

利用GHZ态的分发构建的分形网络

经典Sierpinski gasket（a）和量子分形网络（b）上的量子游走扩散的概率分布，(c)量子游走扩散的标准差，红色表示经典，蓝色表示量子。

利用三个二维 GHZ 态实现纠缠分布实验的量子电路及其脉冲形式的示意图

Publication:

Journal info: Quantum Science and Technology

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-9565/adcd96Author:

Tianen Chen

Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences;

School of Mathematical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences

Yun Shang

State Key Laboratory of Mathematical Sciences, Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences

E-MAIL:shangyun@amss.ac.cn (Corresponding author)

Chitong Chen

Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences,

School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences,

Heng Fan

Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences.

文献[1]： Li. M., Shang Y., Entangled states generation via quantum walks with multiple coins. NPJ Quantum Information, 2021, 7:70.