检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2011年第6期60卷 53-57页

作者：印娟雍海林吴裕平彭承志中国科学技术大学近代物理系合肥微尺度物质科学国家实验室合肥230026

实验模拟了总信道损耗70dB的纠缠分发和Bell不等式的破坏,相当于纠缠光子对从轨道高度350km的卫星上发射(口径13.5cm),到仰角大于10°的地面站被接收(口径100cm)的信道损耗[11],模拟纠缠分发距离超过千公里;并且通过理论和实验研究... 详细信息

实验模拟了总信道损耗70dB的纠缠分发和Bell不等式的破坏,相当于纠缠光子对从轨道高度350km的卫星上发射(口径13.5cm),到仰角大于10°的地面站被接收(口径100cm)的信道损耗[11],模拟纠缠分发距离超过千公里;并且通过理论和实验研究,明确了高信道衰减下量子纠缠分发的关键技术突破点,首先必须降低系统暗计数和提高系统时间分辨,在此基础上提高纠缠源的亮度,系统将能容忍更高的信道衰减,实现更远的通信距离.

关键词：纠缠分发信道损耗时间分辨 Bell不等式

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量子纠缠态光场基于光纤信道纠缠分发的研究

量子纠缠态光场基于光纤信道纠缠分发的研究

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第十八届全国量子光学学术会议

作者：冯晋霞李渊骥张宽收山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室

连续变量纠缠态由于其确定性产生、高效率的特点而被广泛应用于连续变量量子信息处理[1-3]。在量子信息处理过程中纠缠态与量子信道发生相互作用而退相干,这是限制长距离量子信息发展的重要因素之一。光纤信道作为理想的量子信道,是目... 详细信息

连续变量纠缠态由于其确定性产生、高效率的特点而被广泛应用于连续变量量子信息处理[1-3]。在量子信息处理过程中纠缠态与量子信道发生相互作用而退相干,这是限制长距离量子信息发展的重要因素之一。光纤信道作为理想的量子信道,是目前连续变量量子信息研究关注的热点。我们利用II类匹配的楔角PPKTP晶体构成了三共振的非简并光学参量放大器,获得了8.3 dB的光通信波段1.5μm连续变量纠缠态光场[4]。将产生的量子纠缠态光场注入单模光纤研究其在光纤信道的分发特性。连续变量量子纠缠态光场的量子特性在光纤信道传输距离达20 km后仍得到保持[5, 6]。该研究可为基于光纤的长距离连续变量量子信息研究提供有效的依据。

关键词：非简并光学参量放大器光纤通信量子纠缠态纠缠分发

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100千米量子纠缠分发实验捕获跟踪技术研究

100千米量子纠缠分发实验捕获跟踪技术研究

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2013年成都市科学技术年会

作者：元波

为了给将来的空间量子通信系统研制打下坚实的技术基础,需要在地面先期开展远距离纠缠分发实验,以验证量子通信的工程可行性.本文详细介绍了100km纠缠分发实验中的捕获跟踪技术,以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了系统技术指标、系... 详细信息

为了给将来的空间量子通信系统研制打下坚实的技术基础,需要在地面先期开展远距离纠缠分发实验,以验证量子通信的工程可行性.本文详细介绍了100km纠缠分发实验中的捕获跟踪技术,以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了系统技术指标、系统光路布局和高精度高带宽跟踪精度的实现方法,利用双快速控制反射镜融合的跟踪算法,可以有效发挥高帧频探测器的性能,提高抑制带宽和跟踪精度.100km量子纠缠分发实验中,捕获跟踪系统实现了4μrad的跟踪精度,抑制带宽达到了70Hz,为圆满完成纠缠分发实验提供了技术保障.

关键词：量子通信纠缠分发跟踪精度抑制带宽

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量子信令中继器模型及性能仿真

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物理学报 2013年第17期62卷 53-58页

作者：薛乐聂敏刘晓慧西安邮电大学通信与信息工程学院西安710061

为了解决量子信令远程传输损伤问题,提出了一种量子信令中继器模型.在该模型中,首先对接收到的信令量子态进行纠缠纯化和纠缠分发,这样就可在收发双方之间建立纠缠信道.其次,通过纠缠交换,传送所要发送的量子信令,从而完成量子信令的中... 详细信息

为了解决量子信令远程传输损伤问题,提出了一种量子信令中继器模型.在该模型中,首先对接收到的信令量子态进行纠缠纯化和纠缠分发,这样就可在收发双方之间建立纠缠信道.其次,通过纠缠交换,传送所要发送的量子信令,从而完成量子信令的中继.仿真结果表明,在保真度为0.98、纠缠对成功建立概率为0.98的条件下,信令中继成功率可以达到97%以上;在纠缠交换概率、纯化概率和纠缠对成功建立概率都为0.98时,量子信令中继器的吞吐量可达到183 kbps,以上各项指标能够有效满足量子通信对信令中继的要求.

关键词：量子通信量子信令纠缠纯化纠缠分发

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利用信息流方法优化多激发自旋链中的量子态传输

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物理学报 2015年第16期64卷 158-166页

作者：陈俊於亚飞张智明华南师范大学广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室(信息光电子科技学院)广东省量子调控工程与材料重点实验室广州510006

研究了量子态在一条均匀耦合的反铁磁自旋链中传输时,信道中自旋激发数变化对其传输性质的影响.利用信息流方法分析输出端粒子的算符演化动力学,获得了量子态传输的平均保真度与信道自旋初态之间的关系.结果表明,平均保真度的大小只依... 详细信息

研究了量子态在一条均匀耦合的反铁磁自旋链中传输时,信道中自旋激发数变化对其传输性质的影响.利用信息流方法分析输出端粒子的算符演化动力学,获得了量子态传输的平均保真度与信道自旋初态之间的关系.结果表明,平均保真度的大小只依赖于信道中自旋激发数的奇偶性.通过比较在奇偶激发信道中获得的最大平均保真度,构建了优化信道来提升量子态在自旋链中的传输质量.进一步分析了纠缠在激发信道中的传输情况,发现纠缠的传输质量不仅和信道中自旋激发的具体个数有关,还取决于激发自旋的初始排列.特别地,当信道中自旋无激发或全部激发时,纠缠传输的大小和持续时间都优于其他的激发信道.上述研究结果有助于在实际系统中搭建适合量子态和纠缠传输的量子信道.

关键词：信息流量子态传输自旋激发纠缠分发

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量子通信的前沿、理论与实践

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中国工程科学 2018年第6期20卷 87-92页

作者：王向斌清华大学物理系北京100084 济南量子技术研究院济南370102

量子通信是量子信息科学的重要分支,其中最重要的两个应用是量子密钥分发和量子隐形传态。量子密钥分发可为通信双方提供无条件安全的密钥分发方式,其理论安全性由量子力学规律保证。量子密钥分发因其无条件安全的特点受到广泛关注。本... 详细信息

量子通信是量子信息科学的重要分支,其中最重要的两个应用是量子密钥分发和量子隐形传态。量子密钥分发可为通信双方提供无条件安全的密钥分发方式,其理论安全性由量子力学规律保证。量子密钥分发因其无条件安全的特点受到广泛关注。本文通过对量子密钥分发的广泛调研,系统地介绍了量子密钥分发的主要内容、理论安全性证明现状和实际安全性证明现状,着重介绍了诱骗态方法和测量装置无关的量子密钥分发方案;同时针对量子密钥分发在信道衰减严重时面临的问题做了系统调研,介绍了目前学术界对该问题的主流解决方法,即量子中继或卫星中继;最后指出量子密钥分发已经由理论模型发展到实际系统,为后续开展量子密钥分发相关研究提供了有益参考。

关键词：量子密钥分发无条件安全性现实条件安全性纠缠分发量子中继

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高稳定干涉仪在量子物理实验中的应用

高稳定干涉仪在量子物理实验中的应用

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作者：李波中国科学技术大学

学位级别：博士

干涉仪在量子信息科学中的应用十分广泛,可用于量子纠缠、量子精密测量、量子通信等研究方向。随着“墨子号”量子科学实验卫星的发射,传统的量子物理技术正朝着星地量子通信的应用方向上发展。传统的干涉仪大多采用空间光学器件搭建而... 详细信息

干涉仪在量子信息科学中的应用十分广泛,可用于量子纠缠、量子精密测量、量子通信等研究方向。随着“墨子号”量子科学实验卫星的发射,传统的量子物理技术正朝着星地量子通信的应用方向上发展。传统的干涉仪大多采用空间光学器件搭建而成,在稳定性、集成度和可见度等方面都难以适应于远距离的星地量子物理实验。本论文针对高稳定干涉仪这一技术难题进行研究,针对大气湍流特点,对干涉仪进行详细的理论分析和方案设计,创新性地采用全熔融石英的一体化粘接技术制作出高稳定干涉仪。该干涉仪可维持可见度>97.5%长达数天,具有很好的鲁棒性。该干涉仪解决了远距离的光子干涉的技术瓶颈,为星地链路下的多项量子物理实验的开展铺垫了道路。本论文介绍了该高稳定干涉仪在星地量子物理实验中的应用。本论文利用高稳定干涉仪,并借助墨子号卫星的纠缠分发,首次实现了地球上相距1200 km两地的量子态传输的实验演示,向全球化量子网络和量子通信迈出重要一步。本论文提出了将干涉仪结合卫星技术进行延迟选择的量子擦除的实验方案,来开展空间大尺度的量子物理基本问题检验。另外,本论文还研究了面向远距离量子干涉的纠缠源,旨在拓展干涉仪的应用场景,实现大尺度的复杂量子信息处理过程。本文的主要创新之处在于:1.开发了一体化光粘工艺,攻克了高稳定的干涉仪关键技术,解决了远距离的光子干涉难题。2.利用高稳定干涉仪和墨子号纠缠分发,完成了 1200 km的量子态传输实验,实现量子态传输距离的突破。

关键词：干涉仪量子通信纠缠分发远程态传输量子擦除纠缠源

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噪声信道中的量子信息传送

噪声信道中的量子信息传送

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作者：董莉大连理工大学

学位级别：博士

量子信息学将经典信息处理扩展到量子领域,应用微观系统的量子态承载信息,使信息的传送、处理进入快速、高效、安全的时代。环境与系统的相互作用给传送量子信息带来了巨大的困难。噪声信道中的量子信息传送成为当前国际科学研究前沿的... 详细信息

量子信息学将经典信息处理扩展到量子领域,应用微观系统的量子态承载信息,使信息的传送、处理进入快速、高效、安全的时代。环境与系统的相互作用给传送量子信息带来了巨大的困难。噪声信道中的量子信息传送成为当前国际科学研究前沿的热点课题。本文主要研究量子信息传送过程中量子信道存在的噪声与损耗,提出了在几种主要噪声信道中的量子态传输方案、纠缠分发方案和量子密钥分发方案。全文分为六章,第三章到第六章为本文的主要研究工作,具体内容安排如下：第一章详细阐述本篇论文的研究背景、研究意义以及噪声信道中量子通信的发展现状。第二章重点介绍量子通信中的基础知识和基本概念,包括量子比特、量子态变换、纯态、混合态、密度算符、约化密度算符、相干态、纠缠相干态、量子测量等。考虑量子比特反转错误,第三章提出两个单光子态的容错传输方案。相比量子态拒错传输方案,本方案可以检测出两个光子同时发生反转错误的情况,使方案出错率降低至零。抵抗一般联合噪声,第四章提出一个χ类极化纠缠态的纠缠分发方案。利用极化分束器和半波片,可将待分发态的纠缠方式在极化、空间模式之间转换。发送时,纠缠从极化模式转为空间模式。传输时,空间模式纠缠不受影响；极化模式遭受破坏。接收时,采用基于交叉克尔介质非线性的非破坏测量消除极化模式所受的影响,并将纠缠从空间模式转回极化模式。作为推广,提出任意多光子纠缠态的纠缠分发方案。免疫两种重要的联合噪声—联合退相位噪声与联合旋转噪声,第五章提出相应的量子密钥分发方案和控制量子密钥分发方案,方案效率为每三个光子编码一比特密钥。其间,列举出方案可能遭遇的窃听攻击方式,提出相应的对策,进行了安全性分析。基于纠缠相干态的纠缠交换,第六章提出一个连续变量量子密钥分发方案。研究发现,在理想信道中,相干态的强度越大,量子密钥分发方案的成功率越高。在损耗信道中,方案出错率与相干态强度和退相干效应均相关：方案的出错率随相干态强度的增加而迅速增加；方案出错率还受退相干效应影响,较小的退相干系数对应较低的出错率。因此,在损耗信道中分发量子密钥时,相干态强度应选取适当的值。最后给出全文的总结和展望。

关键词：量子噪声量子态传送纠缠分发量子密钥分发连续变量纠缠交换

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基于光与离子的量子网络构建

基于光与离子的量子网络构建

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作者：曹冬阳中国科学技术大学

学位级别：博士

在20世纪的物理学界中,量子力学无疑是最璀璨的一颗明珠。它虽然反物理直觉,但是完美地符合实验。随着量子力学的深入发展,又派生出了一系列交叉学科。量子信息学就是其中的佼佼者。量子信息学的核心是将信息通过量子态来编码,利用量子... 详细信息

在20世纪的物理学界中,量子力学无疑是最璀璨的一颗明珠。它虽然反物理直觉,但是完美地符合实验。随着量子力学的深入发展,又派生出了一系列交叉学科。量子信息学就是其中的佼佼者。量子信息学的核心是将信息通过量子态来编码,利用量子态本质上的叠加性,完成经典信息学不能完成的一些任务。在完成某一个任务的过程中,需要对量子态进行各种处理,包括制备、传输、旋转、存储、测量等。为了完成对量子态的操作,我们需要一个或者多个量子系统。现今,比较热门的系统有光学系统、囚禁离子系统、中性原子系统、量子点系统、NV色心系统、超导电路系统、核磁共振系统、腔量子电动力学系统、腔机械振子系统等。其中,光学系统拥有优良的传输性能和简单的量子态处理手段。囚禁离子系统拥有极长的相干时间,极强的相互作用势。这篇论文,我们将精力放在这两个系统上。我们简要地介绍了这两个系统的基本原理,主要地讨论了基于光子系统和囚禁离子系统的量子网络搭建。取得的成果有如下几个： 1.多用户到多用户的通信波段偏振纠缠光子的纠缠分发：由于通信波段光子在光纤中传输的损耗极小,所以它们已经被广泛地用于许多量子通信实验。这里,我们用通信波段偏振纠缠光子结合局域的波分复用设备来搭建量子纠缠分发器。我们用Beamlike型参量下转换源来制备通信波段的偏振纠缠光子。这样做的优势是可以扩展到多个量子节点,从而进行一系列多方量子通信。我们实验上演示了我们的通信波段偏振纠缠源的保真度和纠缠度都大于95%。并且,在经过长距离的光纤传输后,纠缠度仍然能够得到保持。在纠缠分发实验中,我们演示了经过波分复用器纠缠分发后,多用户到多用户的纠缠度仍然得到保持。我们也演示了多用户之间的纠缠违背CHSH不等式。最后,作为我们纠缠分发源的一个应用,我们验证了这个源能够提取量子密钥,并且计算了多用户之间的量子密钥率。 2.非局域非马尔科夫环境的纠缠保护：由于光子在量子信道中传输会受到各种退相干机制的影响,所以需要某种方法来保持光子的相干性。这里,我们演示了光子开放系统可以利用初始环境中的的信息。光子系统在局域环境的作用下显示马尔科夫性,即光子的相干性会慢慢消失。但是,符合环境中的初始关联性会导致非局域动力学,这会显示非马尔科夫性,即光子的相干性会恢复。我们演示了通过改变初始环境之间的关联特性来控制光子开放系统的动力学演化。反过来,我们还演示了通过测试光子系统的相干性变化,可以间接地得到环境之间的关联度。最后,我们演示了通过改变环境的演化方式,可以保护光子系统的相干性,使其相干性完全不被环境破坏。 3.基于光子离子的多用户量子网络：量子网络的核心是有效地在物质量子比特和飞行量子比特之间转换量子信息。我们这里提出了在现有实验技术的情况下,可以有效地通过声子模在离子与离子之间转换量子信息,也可以有效地在光腔中离子和腔光子中转换量子信息。因此,我们可以将由多离子组成的量子节点中任一用户的量子信息传递给另一量子节点的任一用户,或者使得他们分享纠缠态。并且,我们也估算了这种协议的成功概率。

关键词：量子网络囚禁离子线性光学纠缠分发非马尔科夫性

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光学系统中的纠缠纯化研究

光学系统中的纠缠纯化研究

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作者：严培舜南京邮电大学

学位级别：博士

量子信息处理利用量子力学基本原理,比如测不准定理和不可克隆原理,保证了量子信息处理的无条件安全。在基于纠缠的量子通信中,高质量纠缠是一种极其重要的资源。不幸地是,纠缠质量会因纠缠产生过程中器件不理想以及操作误差而下降。另... 详细信息

量子信息处理利用量子力学基本原理,比如测不准定理和不可克隆原理,保证了量子信息处理的无条件安全。在基于纠缠的量子通信中,高质量纠缠是一种极其重要的资源。不幸地是,纠缠质量会因纠缠产生过程中器件不理想以及操作误差而下降。另外,在纠缠分发过程中,固有的信道噪声会进一步降低非最大纠缠态的保真度,这些不利因素都将使得最大纠缠态退化为部分纠缠甚至是混合态,进而影响量子通信的安全性和可靠性。在局域操作和经典通信的辅助下,纠缠纯化作为一种提高纠缠保真度的有效方法可以实现从大量的低纠缠度的系综中提取出少量的高质量纠缠。在此背景下,本文研究了光学系统中的纠缠纯化。其主要研究内容如下:首先,本文研究了利用和频产生器对时间片段纠缠进行纯化,以此来降低纠缠产生过程中器件不理想和操作误差对纠缠质量的影响。并考虑在没有完美纠缠源的情况下,本文进一步利用自发参量下转换源产生时间片段纠缠并通过纯化纠正其发生的比特翻转错误和相位翻转错误,研究结果表明利用和频产生器可以有效消除自发参量下转换源产生高阶干扰;其次,本文研究了光学系统中的基于测量的纠缠纯化。对于离散变量纠缠,本文深入研究了利用自发参量下转换源实现基于测量的纠缠纯化,研究结果表明通过后选择可以有效消除自发参量下转换源产生的高阶干扰;对于连续量纠缠,本文研究了在光子未发生耗散以及光子发生耗散情况下的基于测量的纠缠纯化,研究结果表明光子耗散引起的错误可以转换为比特翻转错误;然后,本文研究了基于测量的逻辑比特纠缠纯化并以此解决光子在光纤和自由空间中传输发生丢失而导致纯化失败的问题。在该方案中,每一个物理比特都由量子奇偶校验码编码成一个逻辑比特,研究结果表明只要丢失的光子数小于量子奇偶校验码的丢失阈值且没有破坏逻辑比特不同块之间的纠缠,该方案依然可以纠正逻辑比特纠缠发生的错误。另外,本文还深入研究了不完美非破坏性测量对纯化造成的影响,研究结果表明非破坏性测量的测量误差会降低纯化的成功概率和保真度。而且只有当非破坏性测量发生错误的概率小于逻辑比特所要求的错误阈值时,该纯化才能纠正逻辑比特发生的错误;最后,本文研究了利用超纠缠实现的单拷贝多粒子GHZ(Greenberger-Horne-Zeilinger)态高效纠缠纯化。与传统的每次需要两拷贝的纠缠纯化相比,利用单拷贝的纯化具有更高的纯化效率。本文以时间片段纠缠为资源来纠正极化纠缠发生的错误,研究结果表明纯化后得到的极化纠缠保真度大于纯化前时间片段纠缠和极化纠缠两个保真度的最大值。同时,本文还将该纯化推广到了任意粒子数的纠缠系统。

关键词：纠缠纠缠纯化纠缠分发量子通信

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