量子隐形传态的新方案

提出一个量子隐形传态的新方案. 通过对一对压缩参数相同但相互独立的双模压缩真空态(1-2和3-4量子态系统)中的2-3系统施行粒子数-相位的联合测量,制备出另外两体系统(1-4系统)的纠缠态作为纠缠源,从而实现量子隐形传态. 关键词： 量子隐形传态 双模压缩真空态 纠缠态 粒子数-相位测量     

纠缠相干态的纠缠浓缩

利用线性光学元器件对光场量子态进行操纵,可以实现远程的量子纠缠调控和量子通讯.通过分析光学分束器对相干态光场的作用,发现当初始光场态是两个两部分纠缠态的直乘时,让其中的两模通过光学分束器作用后再对其进行光子计数,另外两模将会塌缩到新的纠缠态.基于这个特点,提出了一个实现部分纠缠相干态纠缠浓缩的方案.在这个方案中,两个部分纠缠相干态被用来作为量子信道,通过光学分束器作用后对光场进行光子数探测时,如果测量到光场的两模分别处于奇光子数态和零光子数态,则光场另外的两模将塌缩到最大纠缠态,从而完成纠缠浓缩的过程.计算结果表明,对于纠缠相干态,无论其初始的纠缠是多么微弱,利用这种方法总有一定的几率可以从中提纯出最大纠缠态.     

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GHZ纠缠态实现纯EPR对的双向量子隐形传态

提出了一种基于Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)纠缠态进行纯EPR对双向隐形传态的方案.通过使用纠缠交换技术,通信双方Alice和Bob共享两对三粒子GHZ纠缠态来构建量子信道.方案中通过使用受控非门操作,单量子位测量以及适当的幺正操作,通信双方可以同时发送一个纯EPR对给对方.故相比仅可以传送单一量子态的方案更经济.     

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.     

概率性的量子态远程操作

提出一种理论方案,利用量子纠缠特性,实现对量子态的远程操作.采用两粒子非最大纠缠态作为资源,借助于辅助量子位,实现态算子的制备,并利用态算子特性,我们能够以一定的概率实现对量子态的远程操作.这种非局域的操作是量子世界特有的现象,这方面的研究有助于对量子力学基本问题的探讨.     

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.     

纠缠相干态的纠缠浓缩

利用线性光学元器件对光场量子态进行操纵,可以实现远程的量子纠缠调控和量子通讯.通过分析光学分束器对相干态光场的作用,发现当初始光场态是两个两部分纠缠态的直乘时,让其中的两模通过光学分束器作用后再对其进行光子计数,另外两模将会塌缩到新的纠缠态.基于这个特点,提出了一个实现部分纠缠相干态纠缠浓缩的方案.在这个方案中,两个部...     

费米环境中两个三能级原子系统的纠缠演化

利用负性纠缠度(negativity)研究了两个三能级原子系统在费米环境中的纠缠演化问题-结果表明,两个三能级原子系统的纠缠演化不仅依赖于系统和环境的相互作用强度,而且还依赖于系统所处的具体量子态-通过例子发现,系统和环境相互作用强度越大,纠缠衰减越快;对于纯态,仅当时间趋于无穷时纠缠才被完全破坏;对于混态,则在有限的时间内纠缠即被彻底破坏-通过一般的分析找到了一类免退相干的量子子空间-在这些子空间中,量子态不受环境的影响,故其纠缠不变-研究有助于理解费米环境造成的退相干对玻色系统纠缠的影响- 关键词： 费米环境 纠缠演化 两个三能级原子     

电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠

研究了初态为混合态的电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠.通过求解系统的concurrence下限, 研究初态的混合度λ和失谐量Δ对系统纠缠随时间演化的影响. 在弱场中, 电荷量子比特初始是激发态的系统, 其纠缠度远远大于电荷量子比特初始是基态的系统, 并且Δ对系统的纠缠有明显的抑制作用. 在强场中, 电荷量子比特初始分别为激发态和基态时系统的纠缠演化接近一致, 初态混合度最高时系统的纠缠度最小, 并且Δ对系统纠缠的影响变弱. 关键词： 约瑟夫森结 纠缠 混合态 concurrence下限     

基于(2m+1)粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态(英文)

提出了一个基于高维2m+1粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态方案,发送方Alice对需传送的未知态量子系统和手中的纠缠粒子执行m个广义Bell基测量,控制方执行广义X基测量,依据预先共享量子纠缠态非定域相关性,接收方对手中的粒子执行相应的幺正操作就可以重建原来未知量子态.与其他方案相比,方案减少了任意高维多粒子态可控离物传送所需传送粒子数.我们进一步讨论了基于纯纠缠信道的概率量子可控离物传态方案,通过与发送方和控制方合作,接收方只需对手中的纠缠粒子和引入的附加粒子执行联合幺正演化和投影测量,就可以在他的粒子上概率的重建原来的未知量子态,最后,方案计算讨论了基于纯纠缠态量子可控离物传态成功概率与信道纠缠度之间的关系.     

双Tavis-Cummings模型中三体纠缠转移及量子极限速度的研究

研究了耦合双Tavis-Cummings模型中三体纠缠态的演化和转移特性。结果表明,初始局域的三体W型纠缠态可以转移为另外局域的三体纠缠,在纠缠转移过程中,两光腔场的耦合参数起到了重要的作用。随着耦合参数的增加,三体纠缠的转移速度加快。并且初始三体纠缠在演化过程中不会完全被局域子体系间所俘获,还会转移到其他非局域子体系上。最后,我们还分析了腔场间耦合强度对初始三体量子态演化速度的影响。     

实现光子的远程量子操作

量子纠缠的非局域性质为量子信息应用提供了强有力的工具,利用量子纠缠态可以实现量子隐形传态、量子密集编码、量子密码、远程量子态制备、远程量子态测量.这里,我们将给出一个基于两粒子纠缠态的利用局域操作和经典通信的远程量子操作的实验方案.该方案可以实现对单光子偏振态在Bloch球空间中绕固定方向进行任意旋转操作,或者绕任意方向进行180度旋转操作.     

Tavis-Cummings模型中三体纠缠态纠缠量的演化特性

研究两个全同二能级原子与单模场相互作用的Tavis-Cummings模型中的量子纠缠.在场和两原子初始分别为真空场和纠缠或非纠缠状态下，得出体系状态将演化为三体近似W纠缠态.通过对纠缠量的计算得出：该三体近似W纠缠态纠缠量的演化特性将随三体所处的初始状态、原子间及原子与场间的耦合系数、失谐程度、原子反转粒子数的变化而变化.值得一提的是可得出原子间耦合作用强度对纠缠量的非线性效应，并且纠缠量展现出与原子反转粒子数一致的周期振荡现象. 关键词： W纠缠态 纠缠量 反转粒子数     

耦合系数对Tavis-Cummings模型中三体纠缠态纠缠量的影响

研究了两个全同二能级原子与单模场相互作用的Tavis-Cummings模型中的量子纠缠.在两原子初始时处于基态,光场处于单光子状态下,得出体系状态演化为近似W纠缠态.结果表明:两原子耦合量越大,三体纠缠态中两两纠缠量和三体纠缠量越小,其中两原子间纠缠量和三体纠缠量减小的程度更大,并且三体纠缠态中两两纠缠量和三体纠缠量的振荡周期也相应减小.     

N粒子量子纠缠态的隐形传送

该文提出了一个利用N对二粒子纠缠态作为量子通道实现N粒子纠缠态的隐形传送的方案.发送者对需传送的N粒子量子态与属于自己的纠缠对中的粒子分别进行N次Bell基测量,并将测量结果通过经典通道告诉接受者,接受者根据这些信息对自己拥有的N个粒子进行相应的联合幺正变换,可使这N个粒子处于待发送的原始量子态,从而实现概率为1的量子态的隐形传送.     

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。     

非马尔科夫环境下耦合超导量子系统纠缠演化的数值研究

基于耦合超导量子比特系统模型下,在非马尔科夫环境中利用共生纠缠的方法分析了耦合系统纠缠的产生及其动力学的演化。研究了不同初始纠缠态下的纠缠猝死(ESD)和纠缠再生(ESB)现象;主要分析了系统耦合强度、库的截止频率与系统的振荡频率间的比值、温度和约瑟夫森能级差对纠缠演化的影响。结果表明:系统纠缠取决于初始纠缠态和系统的耦合强度J,并且通过调节以上非马尔科夫环境的相干参数可以延长解纠缠时间来确保量子计算过程中的应用和量子信息的实现。     

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...     

由任意多个独立的观察者共享Werner态的纠缠

量子关联共享问题是量子信息理论研究中一个有趣的课题.最近, Srivastava等在[Phys. Rev. A 2022105 062413]中证明了存在一类T态,其纠缠可以被任意多个独立观察者共享.通过选择合适的纠缠见证算子和Bob的非锐化测量,本文证明了存在两量子比特纠缠的初始共享Werner态,其纠缠可以被任意多个观察者Bobs和单个观察者Alice共享.