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相似文献
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1.
一种基于纠缠态的量子中继通信系统   总被引:6,自引:5,他引:1  
裴昌幸  阎毅  刘丹  韩宝彬  赵楠 《光子学报》2008,37(12):2422-2426
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.  相似文献   

2.
在压缩真空库中,研究了原子与场的相互作用下二比特体系的量子discord和量子纠缠的动力学行为.重点分析了原子的初始态系数和压缩真空库的压缩系数对量子纠缠和量子discord的影响.通过数值分析我们得到,随着原子的初始态系数和压缩真空库的压缩系数值的增加,量子纠缠和量子discord都会减小,但量子纠缠比量子discord减小的更快一些.最后研究了在原子的初始态系数和压缩真空库的压缩系数的值相同的情况下,量子discord比量子纠缠存在的时间更长些.  相似文献   

3.
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.  相似文献   

4.
王菊霞 《光子学报》2014,43(3):327002
利用全量子理论及数值计算方法,计算了由M个二能级原子和M个多模腔场构成的联合系统原子保真度和原子纠缠度,数值计算及分析表明:如果初始原子处于分离态,那么原子保真度与原子纠缠度始终存在相互反相的振荡现象,随着光场强度的增加,二者的振荡均会越来越频繁;在光场与原子强耦合的情况下,原子保真度更多趋于0、原子纠缠度更多趋于1;保真度较小不利于信息传输,但通过适当控制相互作用时间,可达到高保真度原子信息传输的目的.  相似文献   

5.
基于分组交换的量子通信网络传输协议及性能分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
聂敏  王林飞  杨光  张美玲  裴昌幸 《物理学报》2015,64(21):210303-210303
量子纠缠交换能够建立可靠的量子远程传输信道, 实现量子态的远程传输. 然而, 基于纠缠交换的量子信道要求网络高度稳定, 否则会浪费大量纠缠资源. 为节省纠缠资源, 本文根据隐形传态理论, 提出了一种基于分组交换的量子通信网络传输协议, 建立了发送量子态所需的纠缠数目与所经过的路由器数、链路错误率的定量关系, 并与纠缠交换传输协议进行了比较. 仿真结果表明, 在链路错误率为0.1% 时, 分组传输协议所使用的纠缠数目少于纠缠交换的数目, 另外, 随着错误率的升高, 分组传输协议所需的纠缠数比纠缠交换协议明显减少. 由此可见, 基于分组交换的量子通信网络传输协议在网络不稳定时, 能够节省大量纠缠资源, 适用于链路不稳定的量子通信网络.  相似文献   

6.
量子无线广域网构建与路由策略   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
刘晓慧  聂敏  裴昌幸 《物理学报》2013,62(20):200304-200304
提出了一种基于多阶量子隐形传态的量子路由方案, 在量子移动终端之间没有共享纠缠对的情况下, 仍然可以完成量子态的无线传输. 该量子路由方案可以用来构建量子无线广域网, 其传输时延与所经过的链路距离和基站数目无关, 传输一个量子态所需的时间与采用量子隐形传态所需的时间相同. 因此, 从数据传输速率的观点来看, 该方案优于基于纠缠交换的量子路由方案. 关键词: 量子通信 多阶量子隐形传态 量子路由 量子无线广域网  相似文献   

7.
刘王云  刘宝元 《光子学报》2014,41(12):1387-1393
利用冯·纽曼约化熵理论研究了多模相干态光场与两等同二能级原子简并多光子相互作用系统量子纠缠演化特性,得到了多模光场量子纠缠的解析表达式,并给出了双模光场与两原子相互作用时量子纠缠的数值计算结果.结果表明:量子纠缠随着光子简并度的增大而增强;随着初始平均光子数的增加,量子纠缠演化的周期性变得越来越明显;当场与原子远离共振时,量子纠缠随着频率失谐量的增大而减弱;当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠状态.这些结论对于纠缠态或纯态的制备及获取光学系统中的量子信息研究中有一定参考价值.  相似文献   

8.
刘王云  刘宝元 《光子学报》2012,41(12):1387-1393
利用冯·纽曼约化熵理论研究了多模相干态光场与两等同二能级原子简并多光子相互作用系统量子纠缠演化特性,得到了多模光场量子纠缠的解析表达式,并给出了双模光场与两原子相互作用时量子纠缠的数值计算结果.结果表明:量子纠缠随着光子简并度的增大而增强;随着初始平均光子数的增加,量子纠缠演化的周期性变得越来越明显;当场与原子远离共振时,量子纠缠随着频率失谐量的增大而减弱;当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠状态.这些结论对于纠缠态或纯态的制备及获取光学系统中的量子信息研究中有一定参考价值.  相似文献   

9.
赵瑞通  梁瑞生  王发强 《物理学报》2017,66(24):240301-240301
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.  相似文献   

10.
基于纠缠交换的量子信令中继网络模型及仿真   总被引:1,自引:1,他引:0  
连涛  聂敏 《光子学报》2012,41(10):1251-1255
针对多用户量子信令网络的中继模型,本文研究了环境量子噪音对信令远程传输的影响,分析了量子交换原理,在此基础上提出了基于纠缠交换的量子信令中继策略,给出了总线型信令中继网络模型,并对量子信令远程传输成功率进行了仿真研究.结果表明:量子信令远程传输成功率与噪音功率谱密度、传输距离和中继次数三个因素密切相关;当噪音功率谱密度一定时,随着传输距离的增大,信令传输成功率呈准平抛型曲线下降;在噪音功率谱密度和总的传输距离两个因素都确定的情况下,随着中继次数的增加,信令传输成功率显著增大.因此,为了实现量子信令的可靠传输,在背景噪音一定时,必须准确设计传输距离和中继次数.  相似文献   

11.
We investigate the evolution of a discrete-time one-dimensional quantum walk driven by a position-dependent coin. The rotation angle, which depends upon the position of a quantum particle, parameterizes the coin operator. For different values of the rotation angle, we observe that such a coin leads to a variety of probability distributions, e.g. localized, periodic, classicallike, semi-classical-like, and quantum-like. Further, we study the Shannon entropy associated with position and the coin space of a quantum particle, and compare them with the case of the position-independent coin. Our results show that the entropy is smaller for most values of the rotation angle as compared to the case of the position-independent coin. We also study the effect of entanglement on the behavior of probability distribution and Shannon entropy by considering a quantum walk with two identical position-dependent entangled coins. We observe that in general, a wave function becomes more localized as compared to the case of the positionindependent coin and hence the corresponding Shannon entropy is lower. Our results show that a position-dependent coin can be used as a controlling tool of quantum walks.  相似文献   

12.
陈汉武  李科  赵生妹 《物理学报》2015,64(24):240301-240301
量子行走是经典随机行走在量子力学框架下的对应, 理论上可以用来解决一类无序数据库的搜索问题. 因为携带信息的量子态的扩散速度与经典相比有二次方式的增长, 所以量子行走优于经典随机行走, 量子行走的特性值得加以利用. 量子行走作为一种新发现的物理现象的数学描述, 引发了一种新的思维方式, 孕育了一种新的理论计算模型. 最新研究表明, 量子行走本身也是一种通用计算模型, 可被视为设计量子算法的高级工具, 因此受到部分计算机理论科学领域学者的关注和研究. 对于多数问题求解方案的量子算法的设计, 理论上可以只在量子行走模型下进行考虑. 基于Grover算法的相位匹配条件, 本文提出了一个新的基于量子行走的搜索算法. 理论演算表明: 一般情况下本算法的时间复杂度与Grover算法相同, 但是当搜索的目标数目多于总数的1/3时, 本算法搜索成功的概率要大于Grover算法. 本文不但利用Grover算法中相位匹配条件构造了一个新的量子行走搜索算法, 而且在本研究室原有的量子电路设计研究成果的基础上给出了该算法的量子电路表述.  相似文献   

13.
The nonlocalized case of the spatial density probability of the two-dimensional Grover walk can be obtained using only a two-dimensional coin space and a quantum walk in alternate directions. This significantly reduces the resources necessary for its feasible experimental realization. We present a formal proof of this correspondence and analyze the behavior of the coin-position entanglement as well as the x-y spatial entanglement in our scheme with respect to the Grover one. Our scheme allows us to entangle the two orthogonal directions of the walk more efficiently.  相似文献   

14.
We investigate the global chirality distribution of the quantum walk on the line when decoherence is introduced either through simultaneous measurements of the chirality and particle position, or as a result of broken links. The first mechanism drives the system towards a classical diffusive behavior. This is used to build new quantum games, similar to the spin-flip game. The second mechanism involves two different possibilities: (a) All the quantum walk links have the same probability of being broken. (b) Only the quantum walk links on a half-line are affected by random breakage. In case (a) the decoherence drives the system to a classical Markov process, whose master equation is equivalent to the dynamical equation of the quantum density matrix. This is not the case in (b) where the asymptotic global chirality distribution unexpectedly maintains some dependence with the initial condition. Explicit analytical equations are obtained for all cases.  相似文献   

15.
G. Abal  R. Donangelo  F. Severo 《Physica A》2008,387(1):335-345
We consider the effect of different unitary noise mechanisms on the evolution of a quantum walk (QW) on a linear chain with a generic coin operation: (i) bit-flip channel noise, restricted to the coin subspace of the QW and (ii) topological noise caused by randomly broken links in the linear chain. Similarities and differences in the respective decoherent dynamics of the walker as a function of the probability per unit time of a decoherent event taking place are discussed.  相似文献   

16.
Symmetrically evolving discrete quantum walk results in dynamic localization with zero mean displacement when the standard evolution operations are replaced by a temporal disorder evolution operation. In this work we show that the quantum ratchet action, that is, a directed transport in standard or disordered discrete‐time quantum walk can be realized by introducing a pawl like effect realized by using a fixed coin operation at marked positions that is, different from the ones used for evolution at other positions. We also show that the combination of standard and disordered evolution operations can be optimized to get the mean displacement of order ∝ t (number of walk steps). This model of quantum ratchet in quantum walk is defined using only a set of entangling unitary operators resulting in the coherent quantum transport.  相似文献   

17.
薛鹏 《中国物理 B》2022,31(1):10311-010311
We experimentally investigate the impact of static disorder and dynamic disorder on the non-unitary dynamics of parity-time(PT)-symmetric quantum walks.Via temporally alternating photon losses in an interferometric network,we realize the passive PT-symmetric quantum dynamics for single photons.Controllable coin operations allow us to simulate different environmental influences,which result in three different behaviors of quantum walkers:a standard ballistic spread,a diffusive behavior,and a localization,respectively,in a PT-symmetric quantum walk architecture.  相似文献   

18.
In this paper the return probability of the one-dimensional discrete-time quantum walk is studied. We derive probabilistic formulas for the return probability related to the quantum walk governed by the Fibonacci coin.  相似文献   

19.
In this paper the return probability of the one-dimensional discrete-time quantum walk is studied. We derive probabilistic formulas for the return probability related to the quantum walk governed by the Fibonacci coin.  相似文献   

20.
We study decoherence in the quantum walk on the xy-plane.We generalize the method of decoherent coin quantum walk,introduced by [T.A.Brun,et al.,Phys.Rev.A 67(2003) 032304],which could be applicable to all sorts of decoherence in two-dimensional quantum walks,irrespective of the unitary transformation governing the walk.As an application we study decoherence in the presence of broken line noise in which the quantum walk is governed by the two-dimensional Hadamard operator.  相似文献   

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