基于双模压缩信道的双模高斯态量子隐形传态

研究了双模高斯态的两个模经由两个双模压缩量子信道的隐形传态.结果表明，当输入态有纠缠时，若要输出态的纠缠不为零，量子信道的纠缠必须大于一确定值，其大小在输入态为纯态时依赖于输入态的纠缠度；在输入态为混合态时不仅与输入态的纠缠有关，还依赖于输入态的整体纯度. 关键词： 量子隐形传态 量子纠缠 双模高斯态     

与压缩真空库耦合的单模腔内三量子点中激子纠缠

研究了与压缩真空库场耦合的单模腔中三个量子点中激子间纠缠的动力学行为.结果表明：如果不考虑腔模与激子吸收，激子演化为纯的纠缠态.当腔场与一压缩真空库耦合时，激子间形成混合三模高斯纠缠态；在长时极限下，激子态为一稳定的混合三模高斯纠缠态.通过求解激子的特征函数，发现激子态的纯度与纠缠不仅依赖于腔场的初态，并且还与库的双光子关联强度密切相关. 关键词： 纠缠 纯度 压缩真空库 量子点     

超冷原子系综的非高斯纠缠态与精密测量

量子精密测量是基于量子力学的基本原理对特定物理量实施测量,并利用量子效应提高测量精度的交叉科学.随着超冷原子实验技术的发展,超冷原子为量子精密测量提供了一个优异的研究平台.利用发展成熟的量子调控技术,人们可以基于超冷原子系综制备一些新奇的非高斯多粒子纠缠态.基于多体量子干涉,利用这些非高斯纠缠态作为输入,可以实现超越标准量子极限的高精度测量.本文简要综述这一研究领域的进展.     

量子隐形传态保真度的新公式及应用

基于传统的Kimble-Braunstein量子隐形传态方案,利用纠缠态表象方法导出了平均意义下输出量子态的密度算符表示——输出态算符与输入态、纠缠源的特征函数的关系,以及输出态特征函数与以上特征函数的简洁关系.基于此,对于任意的双模纠缠源,进一步推导了传输相干态的保真度公式——它仅仅表示成纠缠源的Q函数的一个简洁积分.这为保真度计算提供了一条方便有效的途径.作为应用,我们考察了包括高斯与非高斯纠缠态作为纠缠源实现相干态传输的保真度.     

三粒子纠缠Ｗ态的隐形传态

提出利用三个二粒子纠缠态作为量子信道，实现三粒子纠缠Ｗ态的隐形传态的方案.首先考察量子信道是最大纠缠态的情形，然后进一步考察量子信道是非最大纠缠态的情形.发现在量子信道为非最大纠缠态时，通过引进一个辅助粒子，并构造一个幺正变换矩阵，即可以一定的概率完成三粒子纠缠Ｗ态的隐形传态. 关键词： 隐形传态 三粒子纠缠 纠缠Ｗ态 非最大纠缠量子信道     

利用Bell态实现量子隐形传态

量子隐形传态利用了量子的纠缠特性,在物理层实现了不可破译的量子密码通信.文章从信息论的角度描述了量子纠缠态的特性,给出了实现量子纠缠态的物理门线路;利用该量子纠缠态的量子线路,分析隐形传态的通信模型,给出了利用Bell态实现隐形传态的简单结构的量子线路,证明该量子线路是可行的,为进一步研究量子密码通信提供参考.     

EPR纠缠光束时域量子关联的实验验证

我们利用平衡零拍探测系统和数据采集系统直接测量了EPR纠缠光束信号光场与闲置光场正交分量之间的时域量子起伏,验证了其量子关联.通过对EPR纠缠光束中的一束光场进行延迟,验证了信号光与闲置光不同步时将导致量子关联减弱乃至消失.我们的实验结果为开展连续变量量子密钥分发、非高斯态的实验制备和纠缠纯化奠定了实验基础.     

一种基于纠缠态的量子中继通信系统

提出了一种基于纠缠态的量子中继通信系统,该系统应用纠缠为基本资源.纠缠为量子隐形传态和绝对安全的量子通信提供了保证.量子中继器用来延长高纠缠度的纠缠光子对的纠缠距离,利用纠缠交换和纠缠纯化在系统的发信者与受信者之间建立光子对的纠缠.应用量子隐形传态的原理传输量子信息.系统分析表明,量子通信系统的吞吐率随着通信双方成功建立纠缠的概率增大而显著增加,量子信号的传输距离取决于量子中继节点的级数.     

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态

使用光学分束器和单光子源,利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中,被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下,纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.     

通过四个纠缠态粒子来实现未知的三个纠缠态粒子的量子几率隐形传输

提出一种分别利用四个三态粒子的最大纠缠态和非最大纠缠态作为量子通道来传输一未知的三个三态粒子纠缠态的方案.首先考察量子通道是最大纠缠态的情况,然后进一步考察量子通道是非最大纠缠态的情况,同时发现在后者情况时,通过引进一个辅助粒子,并构造一幺正变换矩阵,即可以一定的几率完成该三态粒子纠缠态的隐形传输.     

电子自旋辅助实现光子偏振态的量子纠缠浓缩

量子纠缠浓缩可以将非最大的纠缠态转变为最大纠缠态,提高量子通信的安全性.本文基于圆偏振光和量子点-腔系统的相互作用,用一个单光子作为连接远距离纠缠光子对的桥梁,在理想条件下实现了光子偏振纠缠态的浓缩.计算结果显示,这个纠缠浓缩方案在考虑耦合强度和腔泄漏的情况下也可以保持较高的保真度,而且不需要知道部分纠缠态的初始信息,也不必重复执行纠缠浓缩过程.这不仅提高了量子纠缠浓缩的安全性,也有助于通过消耗最少的量子资源来实现高效的量子信息处理.     

3粒子体系的纠缠演化

量子纠缠是量子信息处理的重要资源,量子纠缠的产生、分发和演化的研究对量子信息处理任务具有重要的意义.所有量子纠缠的演化指的是量子纠缠度的动力学过程. 在研究量子纠缠演化已有的工作中,大多基于定性的讨论或者近似的(短时)结果.为能更清楚的了解量子纠缠演化对于量子信息处理任务的影响,我们研究了3粒子体系的纠缠在量子噪声信道中的演化过程.我们发现(1)在特定的噪声信道中,可分态能够产生纠缠,并给出了纠缠演化的解析形式.(2)对GHZ态,其纠缠不随时间改变等等.这些发现对于我们研究量子纠缠在量子噪声信道中的演化提供必要的条件.     

量子隐形传态看作量子信道

非理想的纠缠资源和非标准的量子隐形传态操作导致非理想的量子态传输.本文从Nielsen-Caves理论出发,导出了非理想的量子隐形传态过程对应的量子信道的明显表达式.这给我们提供了对量子隐形传态的新认识,即量子隐形传态过程可等效地看作量子态依次通过三个量子信道的过程,这三个信道分别对应于发送者的测量、纠缠态和接收者的操作.特别地,我们建立了纠缠态与量子信道之间的一一对应关系,即一个纠缠态对应于这样一个量子信道,如果把描述该量子信道的Kraus算符用Pauli算符展开,则得到的参数矩阵就是该纠缠态的密度算符在Bell基下的矩阵.我们还导出了量子隐形传态保真度的明显表达式.我们的结果解析地揭示了输出态和保真度对纠缠资源和量子隐形传态操作的依赖关系.     

双模压缩态量子相干性演化的实验研究

量子相干性作为量子力学一个最显著的特征,被认为是量子信息过程中很重要的一种量子资源.单模压缩态和双模压缩态(Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态)均具有量子相干性,在制备和传输过程中的量子相干性对于实际应用具有重要意义.利用平衡零拍探测重构量子态的协方差矩阵,本文定量分析了量子态制备过程中的不完美以及信道传输损耗对单模和双模压缩态量子相干性的影响.实验证明量子态的压缩和纠缠特性及量子相干性对损耗均是鲁棒的.特别地,压缩和纠缠特性会随着量子态制备过程中热光子数的增大而减小,直至消失,而当压缩和纠缠均已消失时,量子相干性依然存在.实验结果为压缩态、纠缠态光场的量子相干性作为量子资源在量子信息过程中的应用提供了参考.     

负值量子条件熵与双量子系统一类混合态纠缠量度

运用负值量子条件熵研究了双量子系统一类混合态的纠缠量度.给出了负值量子条件作为条件熵纠缠度的定义，证明了条件熵纠缠满足作为2×2系统一类混合纠缠态量度的四个基本条件.当双量子系统处于纯态时，条件熵纠缠度即为部分熵纠缠度.应用条件熵纠缠度研究了真空腔场中两全同二能级原子之间纯态和一类混合态纠缠的时间演化，比较了相同条件下两全同原子系统concurrence纠缠度的时间演化.结果表明，两纠缠度演化规律完全一致，验证了负值量子条件熵可以作为双量子系统纯态和一类混合态的纠缠量度. 关键词： 双量子系统 负值量子条件熵 条件熵纠缠度 混合态纠缠度     

纠缠态量子探测系统的恒虚警检测方法研究

纠缠态量子探测是将量子力学与信息科学相结合,应用在目标探测领域的一种新技术,其在灵敏度、抗干扰能力等方面具有突破传统探测技术的潜力.在雷达探测领域,恒虚警检测是一项具有重要的意义和应用价值的技术.然而,对于纠缠态量子探测系统中恒虚警检测方法的研究还没有展开,本文针对这一问题,提出了一种纠缠态量子探测系统的恒虚警检测方法.该方法通过系统对噪声的实时估计,自适应调整检测门限,使得纠缠态量子探测系统在检测过程中始终保持恒定的虚警概率.仿真结果表明,所提恒虚警检测方法是正确和有效的,能够实现纠缠态量子探测系统的恒虚警检测功能.该方法提升了纠缠态量子探测系统的灵活性和适应性,为量子探测技术进一步走向实用及应用奠定了理论基础.     

非简并四波混频体系中双模光场的纠缠特性

利用非简并四波混频体系制备出稳定的连续变量的纠缠态，研究了纠缠随时间的演化情况.同时，得到双模光场的特征函数.经分析可知，在强抽运光的作用下此体系相当于一个光学参量放大器；在满足一定的条件下，能够制备出稳定的连续变量的量子纠缠态，并且纠缠的程度与双光子抽运光强度、合作参量及失谐频率有关. 关键词： 连续变量 三能级 高斯态 参量放大器     

三量子比特Dicke模型中的两体和三体纠缠动力学

本文利用绝热近似方法和精确对角化方法研究三量子比特Dicke模型中的纠缠动力学.处于两种典型的纠缠态GHZ态和W态上的量子比特在时间演化过程中与辐射光场发生强耦合作用,在各种子系统间产生纠缠,通过分析这些纠缠的演化特性发现初始GHZ态的三体纠缠鲁棒性比W态强,这与旋波近似结论一致.与旋波近似下结果不同的是,两种态中任意一对量子比特间的纠缠都随时间演化到几乎为零,而三体纠缠随时间周期演化,且纠缠程度相对较强,说明系统中的强耦合作用通过抑制量子比特中的对纠缠来支持三体纠缠.     

相干光场作用下量子纠缠态的动力学研究

量子纠缠态的制备、操纵在量子信息研究中起着重要的作用。用相干光操纵量子纠缠态的是研究量子信息的重要手段，因而研究相干光作用下量子纠缠态的演化过程是一个重要的问题。自发辐射对纠缠态的纠缠度的影响近期已有文献报道，但这依然是着重于库对纠缠态的作用。这里，我们从全量子理论出发，研究了相干光场与纠缠体系的相互作用，以深入理解量子纠缠体系的动力学过程与机理。     

连续变量纠缠态光场在光纤中传输特性的实验研究

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.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.本文利用Ⅱ类匹配的楔角极化磷酸氧钛钾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.将产生的纠缠态光场注入单模光纤,其量子特性在传输距离达50 km后仍得到保持,纠缠度为0.21dB.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.