弱测量操作后的量子纠缠态的可逆性

对弱测量操作后的量子纠缠态实施可逆性操作,采用共生纠缠的方法度量纠缠态的强度,分析对比初始纠缠态强度和弱测量操作后的纠缠强度,探究对弱测量后的量子纠缠态逆转的可行性。以两体量子纠缠态为例,将处于纠缠态的两二能级原子分别置于高品质真空腔场中并进行弱测量操作和可逆性操作,研究两体系统量子纠缠态纠缠强度的动力学特性。数值分析表明,弱测量操作后通过可逆性操作可以实现系统量子纠缠的恢复,弱测量后量子态纠缠强度经可逆性操作可使其恢复到初始状态值,即通过可逆性操作方案可修复弱测量对量子态的干扰影响。     

基于弱非线性实现非破坏性测量两光子Bell态及三光子Greenberger-Horne-Zeilinger态

基于弱非线性及线性光学元件提出非破坏性测量两光子Bell态及三光子 Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态方案. 方案中, 首先应用光束分束器及交叉克尔非线性介质对两光子Bell态进行对称性分析, 进而结合控制非门提出三光子分析方案实现对八个三光子GHZ态完全且非破坏性区分. 关键词： Bell态测量 Greenberger-Horne-Zeilinger态测量 弱非线性 量子非破坏性测量     

用弱交叉Kerr非线性实现光子极化纠缠Bell态的完全区分

基于相干态和信号位的光子数态与弱交叉Kerr非线性相互作用后,会在相干态上产生相位变化,并结合极化分束器构造了一个奇偶校验测量装置. 用零差探测器对相干态的相位变化进行测量,实现对Bell态的非破坏区分. 再利用控制非门和斜置的极化分束器对两信号位光子进行控制非操作和单光子测量,完成对四个Bell态的完全区分. 用到的弱交叉Kerr非线性增加了区分方案在实验上实现的可行性.     

用弱交叉Kerr非线性实现光子极化纠缠Bell态的完全区分

基于相干态和信号位的光子数态与弱交叉Kerr非线性相互作用后,会在相干态上产生相位变化,并结合极化分束器构造了一个奇偶校验测量装置.用零差探测器对相干态的相位变化进行测量,实现对Bell态的非破坏区分.再利用控制非门和斜置的极化分束器对两信号位光子进行控制非操作和单光子测量,完成对四个Bell态的完全区分.用到的弱交叉Kerr非线性增加了区分方案在实验上实现的可行性.     

利用弱测量保护两个三能级原子系统的束缚纠缠

高维量子系统的纠缠态因其诸多的优点而受到广泛的关注。目前,肖兴等人[Eur.Phys.J.D.(2013)67:204]研究了两个V-型三能级原子系统的演化动力学,得到了弱测量方案能保护系统自由纠缠的结论。本文研究了在振幅阻尼噪声中两个全同三能级原子系统束缚纠缠的演化动力学。在振幅阻尼通道中,前置弱测量和后置弱测量反转操作,实现了对系统束缚纠缠的保护。束缚纠缠保持的时间受量子态参数和弱测量强度的影响。相应的物理原因也得到了合理的解释。对于两个非全同三能级原子的情况,此结论依旧成立。另外,弱测量方案并不是对所有类型的束缚纠缠态都适用,有一定的局限性。     

基于部分测量增强量子隐形传态过程的量子Fisher信息

量子Fisher信息(QFI)是量子度量学中的一个重要物理量,可给出预估参数精度的最优值.本文研究如何引入弱测量和测量反转操作,来提高有限温环境下以Greenberger-Horne-Zeilinger态作为量子通道的隐形传态过程中的QFI.依据隐形传态过程中量子比特的传输情形,考虑了三种不同方案相应的QFI.首先,通过构造每种量子隐形传态方案的量子线路图,分析了QFI与推广振幅衰减噪声参数的变化关系.随后对各种方案中的受噪声粒子施加弱测量和测量反转操作,并对相应的部分测量参数进行优化,着重探讨了施加最优部分测量操作后QFI的改进量.结果表明,经过优化后的部分测量操作能有效提高有限温环境下量子隐形传态过程输出态的QFI;而且量子系统所处的环境温度越低,QFI的提高效果可越显著.     

在有限温度下运用弱测量保护量子纠缠

根据单量子比特的映射, 提出一个在有限温度下运用弱测量保护两量子比特纠缠的方案. 在两个可通过局域幺正变化实现的等价的初始纠缠进入广义振幅阻尼信道前后, 对其分别进行弱测量, 并对四个弱测量的参数做全面的优化, 获取最大共生纠缠C_r 和弱测量参数m, n的解析表达式, 然后再进一步研究弱测量参数与信道参数的关系. 发现这种基于弱测量的纠缠保护方法在某些情况下可以有效地提高纠缠, 甚至可以避免纠缠的突然死亡. 当信道参数r一定时, 对不同的参数p,初始态|ψ>纠缠达到最大值时对应的弱测量参数m的取值一样, 共生纠缠关于p=0.5对称, 而初始态|φ>对应的参数m的取值不同; 在参数p一定、参数r不同、初始态|ψ>或|φ>的情况下, 当纠缠度取最大值时, 弱测量参数m的取值不变, 且随着r的增加, 纠缠度减少. 通过对信道参数的分析, 发现可以选择合适的信道参数和初始态来获得较大的纠缠.     

基于十粒子Cluster态的受控双向量子隐形传态在噪声背景下的纠缠特性及保真度优化方法

本文提出了一种利用弱测量进行纠缠预补偿的方法。首先分析了十粒子Cluster态的受控双向量子隐形传态的传输过程,通过理论推导给出了不同测量基下相应的幺正变换,成功得到对方待传的未知量子态。在此基础上重点研究了振幅阻尼噪声对量子隐形传态纠缠保真度的影响,并根据弱测量和反馈测量对量子传输信道的调控特性,提出了预补偿的纠缠优化方法。理论分析与性能仿真结果表明,相比于现有纠缠优化方法,本方法不需要引入任何辅助粒子和复杂的系统操作就能获得更高的隐形传态保真度,对克服纠缠退相干带来的隐形传态质量下降具有一定意义。     

一种基于弱测量的参量评估方案

弱测量过程包括三个主要步骤:初态制备、弱耦合、后选择。这个过程中诸多因素会对耦合参量的评估精度产生影响,本文工作主要探讨当光束的空间自由度与偏振自由度通过双折射晶体耦合时,探针初态的参数(坐标分布的平均值和方差)、耦合常数以及后选择角对耦合参量的评估精度的影响。我们具体通过讨论相关参数对待评估耦合参量Fisher信息的影响,借以分析对耦合参数评估精度的影响。结果表明,在本方案中,(1)增加探针初态坐标分布的方差和坐标的平均值(中心位置)都可以提高后选择概率,并增加总Fisher信息;(2)参量越小,评估精度越高,但相应的后选择概率越低;(3)在满足弱测量近似条件下,系统的后选择态与初态越接近正交,获得的评估精度越高。     

多粒子纠缠的保护方案

量子纠缠是量子信息的重要物理资源. 然而当量子系统与环境相互作用时, 会不可避免地产生消相干导致纠缠下降, 因此保护纠缠不受环境的影响具有重要意义. 振幅衰减是一种典型的衰减机制. 如果探测环境保证没有激发从系统中流出, 即视为对系统的一种弱测量. 本文基于局域脉冲序列和弱测量, 提出了一种可以保护多粒子纠缠不受振幅衰减影响的有效物理方案, 保护的对象是在量子通信和量子计算中发挥重要作用的Cluster态和Maximal slice态.     

基于Cluster态的受控隐形传态在不同噪声中的保真度分析及优化

在噪声信道上进行量子隐形传态的过程中,量子Cluster态(即团簇态)会发生消相干现象,造成隐形传态传输质量下降甚至传送信息失败。为克服该影响,本文提出了一种利用部分测量进行补偿优化的方法。首先分析了在五粒子团簇态所形成的量子信道上进行受控量子隐形传态的过程,然后推导了不同测量基下的量子坍塌态,最后成功接收发送方传送的信息。接下来,我们分析了在不同噪声信道上进行隐形传态对其性能的影响,并且依据部分测量的补偿机理提出保真度补偿的纠缠优化方法。仿真结果表明,相比于仅进行弱测量的纠缠补偿方法,本文使用的部分测量的方法可以实现更高的量子隐形传态保真度,此结论对提高噪声环境下的量子隐形传态保真度性能具有一定参考意义。     

基于参量下转换光源的被动测量设备无关量子密钥分配

量子密钥分配过程中制备诱骗态信号易引入一些边信息(频率、脉冲宽度等),窃听者可利用这些信息来分辨信号态和诱骗态。因此,提出了基于参量下转换光源和被动诱骗态方案的测量设备无关量子密钥分配协议,分析了其密钥生成率、单光子计数率以及单光子误码率与安全传输距离的关系。仿真结果表明,基于参量下转换光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议的密钥安全传输距离达到285 km,远高于基于改造后可输出两路相关信号的弱相干光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议,十分接近基于主动诱骗态的测量设备无关量子密钥分配协议,且克服了主动诱骗态方案可能引入边信息的缺点。     

退相干条件下两比特纠缠态的量子非局域关联检验

量子纠缠态的量子非局域关联特性在当前量子信息和量子计算协议中起着重要的作用.然而,任何实际的物理系统都不可避免地与周围环境相互作用,使得在量子信道中的传输过程中,量子态会发生相干性退化,进而弱化量子态的量子非局域关联特性.本文利用一种基于Hardy-type佯谬的高概率量子非局域关联检验方案,分别研究了两比特偏振纠缠态在经过振幅阻尼信道(ADC)、相位阻尼信道(PDC)和退极化阻尼信道(DC)后的量子非局域关联检验情况.研究结果表明,DC传输信道对量子态的量子非局域关联检验特性影响较大,而PDC传输信道对量子态的量子非局域关联检验特性影响较小.最后,本文还给出了利用弱测量结合弱测量反转操作克服ADC退相干时,偏振纠缠态成功进行量子非局域关联检验的条件.结果表明,当弱测量的强度增大时,可有效地降低ADC退相干效应对偏振纠缠态成功进行量子非局域关联检验造成的影响.     

基于线性与非线性干涉仪的量子精密测量研究进展

量子精密测量根据量子力学的基本原理,利用光、原子、磁之间的相互作用对待测物理量进行测量.随着实验条件和技术的成熟,如何利用干涉仪进一步提高位相信号这一物理量的测量精度从而打破散粒噪声的限制、突破标准量子极限并逼近海森伯极限成为研究的前沿课题.本文阐述了利用线性干涉仪(包括原子/光子干涉仪)与非线性干涉仪调用不同阶段的量子资源在测量过程中提高参数评估精度的几种方法,通过向干涉仪中输入非经典态来实现高精度测量,如压缩态、双数态、NOON态等,还介绍了为直接观测量子态而发展出的弱测量及其在非厄米系统中的应用和为消除参数之间精度制衡而提出的多参数测量.最后,对几种测量方法进行了分析比较,并展望了量子精密测量的发展前景.     

弱抽运下光学参量过程中压缩真空场的光子统计性质

在理论和实验上研究了光学参量振荡中产生的弱压缩真空场的光子统计行为. 弱压缩真空具有强烈的光子聚束效应,这种比热光场更强的聚束效应在量子光学和量子测量中具有重要的应用. 利用远离阈值的光学参量振荡(optical parametric oscillator, OPO )过程,在实验上产生了该弱压缩真空输出,运转波长在铯原子线附近. 通过Hanbury-Brown-Twiss(HBT)测量了OPO输出光场的二阶关联函数,实验结果与理论分析基本一致. 关键词： 压缩真空态 二阶相干度 光学参量振荡     

奇相干光源的测量设备无关量子密钥分配研究

刻画了奇相干光源的光子数分布特征,研究了奇相干光源下诱骗态测量设备无关量子密钥分配系统的密钥生成率与安全传输距离的关系,推导了奇相干光源下的计数率下界和误码率上界.仿真结果表明,奇相干光源光子数分布中多光子脉冲的比例低于弱相干光,可以有效提高诱骗态测量设备无关密钥分配系统的最大安全通信距离,为实用的量子密钥分配实验提供了重要的理论参数.     

Bi基拓扑绝缘体纳米薄片的制备和输运性质的研究

拓扑绝缘体表面态传输耗散少,有可能作为变电站中的电传输新材料.我们采用化学气相沉积法制备了Bi_2Te_3拓扑绝缘体纳米薄片,通过光学显微镜、原子力显微镜和扫描电镜表征,优化了制备参数进而获得Bi_2Te_3纳米薄片.采用光刻技术在Bi_2Te_3纳米薄片上制作金属电极,测量其输运性质,观察到了来自拓扑表面态的弱反局域化效应.运用传统的弱局域化理论得到表面态电子的退相干长度约为130 nm.     

CO+彗尾带系（A2Π-X2Σ+）（2,3）带速度调制激光光谱研究

利用差分速度调制分子郭激光光谱技术,首次测量了ＣＯ＾＋彗尾带系（Ａ＾２П－Ｘ＾２Σ＾＋）（２,３）弱带转动吸收光谱,通过对测量谱线的标识,获得了两态的分子常数,其中下态ｖ″的常数未见有文献报导,在锁相放大器１ｓ积分时间下,实验系统的吸收测量灵敏度实测为１．５６×１０＾－６。     

基于相位共轭的动态体全息衍射特性的实时非破坏性测量

基于相位共轭技术,提出了一种动态体全息衍射特性的实时测量方法.在光学系统设计中,通过调整使得物光和参考光较强,而与参考光共轭的再现光非常弱（约为参考光的1/1 000）,借助非常微弱的共轭再现光实现了动态体全息的非破坏性实时测量.三束光的强度和偏振态可通过1/4波片、偏振片和衰减片进行调节和组合,可记录光强调制型或偏振态调制型体全息.本方法适合于光致折射率变化和光致变色材料体全息的测量.     

a-Si:H中本征缺陷引起的赝隙态

本文取原子集团模型Si₈H₁₈,Si₁₇及从连续无规网络中挖取的集团模型Si₂₉和Si₄₇,用CNDO LCAO-MO方法计算其电子结构,探讨了a-Si:H中由弱键、弯键和带电组态等本征缺陷引起的赝隙态分布。结果表明,当弱键拉伸时,两个弱键态移动并收缩至带隙中央;过剩电荷使弱键能级移至价带顶或导带底附近;弯键态主要出现在价带顶附近。当弯键曲率较大时,弯键态上移至带隙中央以下的区域。结构拓扑无序导致 关键词：