连续变量两组分非对称EPR导引交换特性

EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)导引是一种特殊的量子现象,允许纠缠系统中的一方导引另一方,在单向的安全量子网络通信、量子秘密共享等量子协议中具有潜在的应用价值。基于连续变量两组分纠缠交换方案,对完成纠缠交换的两组分系统通过非对称调制和单端噪声引入两种方式,建立协方差矩阵,对最终输出的两组分纠缠量子态间的EPR导引特性进行分析和比较。研究量子系统中两组分EPR导引特性在两个模式间的变化情况,以及连续变量纠缠交换后两组分EPR导引参数随经典调制因子及噪声大小的变化关系,此理论研究结果为安全量子通信的实现提供了可行性参考。     

Bose-Hubbard模型中系统初态对量子关联的影响

量子关联是量子信息、量子计算与量子计量领域的重要资源, 在量子纠缠和贝尔非局域性中, 两子系统起着同等关键的作用, Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)量子引导关联的强度介于量子纠缠和贝尔非局域性之间, 对单向EPR量子引导关联而言两子系统的作用不对等. 本文研究了双模Bose-Hubbard模型中模间量子关联的动态特性, 揭示了EPR量子引导关联的取向对系统初态模间交换对称性的依赖关系. 根据Hillery-Zubairy纠缠判据以及基于最大平均量子Fisher信息的纠缠判据考察了系统初态对模间量子纠缠演化规律的影响. 如果模间耦合强度远大于同一势阱内粒子间的相互作用, 初始处于SU(2)相干态的系统在具有确定的两子系统交换对称性的条件下, 其量子关联呈现简单的周期性演化规律; 当这种对称性破缺时, 模间量子关联的演化呈现较复杂的崩塌与回复现象.     

基于噪声引入的三组份导引特性研究

本文提出了线性光学系统中,通过噪声的引入对真正三组份量子导引特性影响的方案。该方案在EPR纠缠态的一端引入噪声,分析了两两联合量子模对第三个量子模的三组份量子导引参数在不同噪声取值下随着反射率的变化关系。结果表明,如果两个联合量子模中不包含增加噪声端的量子模,那么它们之间具有真正的三组份量子导引,且其导引范围随着噪声的增大而增大,否则不存在真正的三组份量子导引。这种通过引入噪声的方式改变量子导引范围的方法,为多组份量子导引在多方量子秘密共享中的应用及单向控制的多组份量子导引的实现提供了参考。     

利用楔角KTP晶体实现低阈值非简并光学参量放大器的运转

非简并光学参量放大器产生的纠缠态光场是连续变量量子信息科学研究的重要资源。随着量子网络及量子计算的发展,需要更多组份纠缠态光场来完成对更复杂的量子信息的研究。一般的多组份纠缠态光场是将多个压缩态光场或者Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)纠缠态光场通过不同的分束器阵列耦合而成,需要同时制备多个经典相干的EPR纠缠态光场。采用带楔角的非线性晶体,使非简并光学参量放大器的振荡阈值从原来的250mW降低至45mW,当注入腔内抽运光功率为23mW时,依然可以得到正交振幅及相位分量关联噪声分别低于量子噪声极限5.5dB的EPR纠缠态光场。在此基础上,可以使用一台激光器同时抽运多个非简并光学参量放大器来获得所希望的多组份纠缠态光场。     

光压缩器的研制

目前,非经典光场已被成功应用于亚散粒噪声极限光学测量,量子非破坏测量,量子离物传态及量子保密通讯等领域.而且近年来随着以EPR纠缠态的非局域关联为基础的量子信息科学的迅速发展,使可以方便地产生连续变量的EPR关联的双模压缩态光场显示出它广泛的应用前景.但是目前压缩态光场产生系统装置庞大、操作复杂、稳定性不理想.因此实现实用化压缩光产生系统就成为一个重要的研究课题.     

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.     

两量子比特系统定域隐态模型研究综述

Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)导引是一种介于量子纠缠和贝尔非定域性之间的量子关联,它存在于不具有定域隐态模型描述的纠缠态中。定域隐态模型是指,对复合系统子系统的测量输出,包括测量结果和其余部分塌缩后的态,可以利用经典随机变量和制备单体态来模拟。构造一族态最优的定域隐态模型,等价于给出该族态EPR导引的充要判据。然而,定域隐态模型的构造是个相当困难的问题,现有的大部分结果都可以看成是Werner在1989年所给模型的在不同意义上的变形。本文首先介绍EPR导引及定域隐态模型的定义和一些普遍性质,而后重点讨论正交测量下两量子比特系统的定域隐态模型,其中尤其值得注意的是T态与Werner态在定域隐态模型问题上的对应关系。     

利用两个纠缠对隐形传送任意三原子W态

提出利用两个Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)态作为量子信道隐形传送任意三原子W态的方案,并将该方案推广至隐形传送任意N(N≥4)原子W态.研究了实施方案的两种方法,给出了完成隐形传态的一种新思路:解纠缠-隐形传送-重构纠缠.讨论了量子信道受噪声影响时隐形传态的保真度.结果表明,当作为量子信道的两个最大纠缠态受到噪声影响时,隐形传态的保真度不仅与量子信道的纠缠度有关,还与待传送态中某一子系统的共生纠缠度有关.所提出的方案具有操作简便,节省量子信道纠缠资源的特点.     

利用两个纠缠对隐形传送三原子W态

提出利用两个Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)态作为量子信道隐形传送任意三原子W态的方案,并将该方案推广至隐形传送任意N（N 4）原子W态. 研究了实施方案的两种方法,给出了完成隐形传态的一种新思路：解纠缠—隐形传送—重构纠缠.讨论了量子信道受噪声影响时隐形传态的保真度. 结果表明,当作为量子信道的两个最大纠缠态受到噪声影响时,隐形传态的保真度不仅与量子信道的纠缠度有关,还与待传送态中某一子系统的共生纠缠度有关. 所提出的方案具有操作简便,节省量子信道纠缠资源的特点.     

噪声环境下基于两体纠缠态的远程态制备

本文研究了量子噪声对分别以Einstein-Podolsky-Rosen （EPR）态和两体部分纠缠态作为量子信道来远程制备单比特态的量子过程的影响. 通过求解Lindblad形式的主方程,得到量子信道随时间的演化,采用迹距离来度量不同噪声情况下输出态与初态的接近程度. 研究表明,作用在z方向的噪声对远程态制备的影响最弱,而同时作用在x,y,z方向的噪声对远程态制备的影响最强. 关键词： 远程态制备 迹距离 纠缠态 噪声信道     

基于Hardy定理的轨道角动量混合态量子非局域关联检验

由于轨道角动量纠缠态从理论上可构成一个无限维的量子纠缠态,因此基于其进行的量子非局域关联检验研究,对验证量子力学理论的正确性具有重要的意义。然而,在实验制备量子态过程中,受环境噪声等的影响,制备的轨道角动量纠缠态通常为混合态。本文就从阐述基于Hardy定理的、可适用于轨道角动量混合态的量子非局域关联检验逻辑出发,从理论上分别进行了一阶和二阶阶梯数的类Werner轨道角动量混合态的量子非局域关联检验研究。理论分析表明,在一阶和二阶的情况下,当混合程度分别满足Tr(ρ~2) 0.786和Tr(ρ~2) 0.651时,轨道角动量混合态可成功地进行量子非局域关联的检验研究。另外,本文的研究结果也表明,使用二阶梯子的Hardy定理,成功进行量子非局域关联的检验范围较一阶梯子将有显著的增加。     

利用两对二粒子非最大纠缠态概率隐形传送任意三粒子纠缠W态

提出一种仅利用两对二粒子非最大纠缠态作为量子信道传送任意三粒子纠缠W态的方案,与以往的方法相比,本方案不仅节约了纠缠资源(以往的量子信道三对EPR或者三粒子纠缠态),而且由于作为量子信道的二粒子纠缠态要比任何别的三粒子纠缠态在实验上更容易制备,因而本方案在量子信息理论与实验的发展中都具有参考价值.     

量子关联简介

量子纠缠作为一种非局域的关联,是一种重要的资源而被广泛应用于量子信息处理。然而,最近的研究结果发现,可分态中也可以存在非经典的关联,量子纠缠只是量子关联的一部分;非纠缠的量子关联在一些量子通信和量子计算任务中扮演着重要的角色。文章简要综述了量子关联的基本概念,描述了几种常见的量子关联度量,并介绍了量子关联在量子信息处理中的作用以及一些最新动态。     

级联环境中两比特纠缠态的量子非局域关联检验研究

量子纠缠态经级联环境中演化的量子非局域关联检验研究具有重要的现实意义。基于Hardy-type佯谬检验方案，本文分别以两比特量子纯态和混合态为研究对象，研究了其在级联环境中演化后的量子非局域关联检验情况。分析了纠缠态和腔的耦合强度、腔和库的耦合强度比值κ/γ以及马尔科夫环境和非马尔科夫环境对量子非局域关联检验的影响情况。结果表明，在马尔科夫环境中，且κ/γ越小，成功进行量子非局域关联检验的演化时间越长。进一步给出了量子混合态能够成功进行量子非局域关联检验的混合度参数m的范围，并给出了量子混合态经级联环境演化后，可成功进行量子非局域关联检验的演化时间范围。     

利用单个三粒子最大GHZ态或两个EPR态隐形传送任意三粒子GHZ态

提出利用单个三粒子最大Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)态或两个Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)态作为量子信道确定性隐形传送任意三粒子GHZ态的两个方案，并将方案推广至隐形传送任意n(n≥4)粒子GHZ态的情况.讨论了量子信道受噪声影响时隐形传态的保真度.研究发现，当作为量子信道的单个三粒子最大GHZ态受到噪声影响时，隐形传态的保真度仅与量子信道的纠缠度有关，而当作为量子信道的两个EPR态受到噪声影响时，隐形传态的保真度不仅与量子信道的纠缠度有关，还与待传送态的纠缠度有关.所提出的方案具有节省量子信道纠缠资源的特点. 关键词： 隐形传态 三粒子Greenberger-Horne-Zeilinger态 量子逻辑门 保真度     

量子非局域性与信息熵

量子非局域性在量子信息中有非常重要的作用,可以说研究量子信息本质上就是研究并应用量子非局域性.量子非局域性的表现方式有多种,纠缠是多粒子(或多自由度)系统量子非局域性的一个重要表现方式.     

利用非局域控制非门操作纯化三粒子纠缠态

提出了两套三粒子纠缠态的纯化方案.第一个方案选择部分纠缠GHZ态作为量子通道,利用具有一个控制位和一个靶位的非局域控制非门操作和采用集体么正操作及适当地制备三粒子A,B和C的初始态,可以以最佳几率2|β|2获得最大三粒子纠缠态.第二个方案选择EPR对作为量子通道,通过利用具有一个控制位和两个靶位的非局域控制非门操作和采用集体么正操作及适当地制备三粒子A,B和C的初始态,可以以与第一个方案相同的几率获得最大三粒子纠缠态.两个方案都可以推广到N粒子纠缠态的纯化.     

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.     

未知EPR态及其正交态的概率复制

纠缠态在量子计算和量子信息中起着十分重要的作用。利用部分纠缠态作为资源提出了一种方案,根据该方案,能够以某些概率成功地复制出未知的EPR(Einstein Podolsky Rosen)态和它的正交态,使得通信双方都能够获得要传送的EPR态。方案的第一步是采用部分纠缠态作为量子信道去实现EPR态的隐形传态。根据量子不可克隆定理,输入态在发送方受到破坏。方案的第二步通过引入一个辅助量子位,发送者Alice在态的配制者Victor的帮助下,将以联合概率成功地获得未知EPR态和它的正交态。从而实现了量子态的重建。     

解说量子纠缠理论

量子纠缠态在量子信息处理,如量子隐形传态、量子密集码、量子纠错、量子保密通信、量子计算等过程中起了十分重要的作用.量子纠缠理论主要研究量子态的纠缠刻画、分类及其在量子信息处理中的应用.文章介绍了量子纠缠理论中的一些基本概念和结果,其中包括:量子力学的实在性、局域性的讨论与Bell不等式的联系,Bell不等式与量子态可分性间的关系;纯态和混合态可分性的定义及若干判别准则(包括矩阵正映照方法、部分转置判据、约化判据、重排判据、纠缠见证、协方差判据及局域测不准关系判据);部分纠缠度量的介绍(包括纠缠形成、并发度、相对熵、负度、缠结和纠缠帮助,以及纠缠度量的计算和上下界的估算).