多粒子纠缠态QTDM通信方案及QMU协议

分析了未知的三个三态粒子纠缠态的隐形传送过程,结合纠缠源的特性,提出了量子信道时分复用方案.同时还提出了一种可传送多粒子纠缠态的量子时分多路通信方案和量子多用户协议.研究结果表明,该方案与采用BB84协议的量子通信系统相比,不仅能够实现量子多用户安全保密通信,而且误码率低.     

多粒子GHZ纠缠实验中Fisher信息的保真度方法获取

保真度与Fisher信息在量子精密测量和量子纠缠判定中充当着非常重要的角色。本文从概率统计和量子力学的角度出发,阐明了两者之间的区别与联系,给出了保真度方法获取Fisher信息的数学表达式;基于量子测量中常见的宇称测量模型,我们对多粒子Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)纠缠产生实验中Fisher信息的获取开展了保真度方法研究,通过对实验数据的蒙特卡洛模拟,二阶或高阶曲线拟合获取了系统的Fisher信息,并将其与理论计算结果进行对比,结果表明保真度方法可以有效地获取量子系统的Fisher信息,当体系粒子数目较少时,宜采用二阶拟合方法获取系统的Fisher信息,而当粒子数目较多时,需考虑高阶拟合项的影响。此外,我们还将多光子GHZ纠缠实验中Fisher信息的保真度获取结果与海林格距离方法的获取结果进行对比,发现二者是一致的,这也进一步验证了保真度方法获取Fisher信息的有效性。本文的研究也为开展与Fisher信息相关的量子拓扑学和量子相变的研究提供了新的途径。     

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。     

局域测量对多粒子纠缠态纠缠度的影响

本文研究了采用密度算符之间距离的概念来定义纯态纠缠态的纠缠度，并研究Ｎ个粒子纠缠态的纠缠度如何随对部分粒子进行量子而改变。     

多粒子纠缠W态的多控制隐形传输和保真度的研究

讨论了三粒子纠缠W态的三人控制的隐形传输和控制方中有一个人、两个人和三个人不合作时接收方获得发送方的量子态的保真度,接着研究了多粒子纠缠W态的多控制隐形传输的方案,并且讨论了当有X个控制方不合作时接收方获得发送方的量子态的保真度.     

未知三粒子GHZ纠缠态的网络多人控制传送

提出一种多人控制的三粒子GHZ纠缠态的量子隐形传送方案,为了实现传送,Alice需要对自己的三对粒子实施Bell测量并将结果通知Bob,异地的众多监控者对各自的控制位粒子实施Hadamard变换和投影测量.接受者Bob在Alice和所有监控的者发送的经典信息的协助下只需要施行简单的幺正变换就能成功实现量子态的隐形传送,传送过程中任意一个参与者的缺席都将导致传送的失败.     

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.     

六光子超纠缠态制备方案

自发参量下转换对应于一种非线性光学过程, 实验上作为一种标准方法, 人们利用自发参量下转换源产生纠缠光子对. 本文考虑由自发参量下转换源产生三对纠缠光子的情况. 通过使用由几组偏振光 束分束器、分束器和半波片等线性光学器件组成的量子线路演化三对光子, 给出了一个高效制备 包含偏振纠缠和空间纠缠的六光子超纠缠态方案. 因为方案中包含了参量下转换源产生三对纠缠光子 的所有可能情况, 所以本方案有很高的效率. 基于弱非线性介质构建了一个量子非破坏性测量装置, 用于区分光子在两指定的空间模中的两种分布情况. 特别地, 方案中可以通过合理约束在量子非破坏性测量过程中引入的非线性强度来达到实际实验所限定的数量级, 因此, 该方案易于在实验上实现.     

基于腔衰减的未知原子纠缠态的浓缩方案

基于具有两个近似简并基态(|g〉,|e〉)和一个激发态(|r〉)的三能级原子的两基态为静态量子比特,光子数态为飞行量子比特.两对非最大原子纠缠对中各有一个原子被分别囚禁在两个泄露腔中,在大失谐极限和激发态自发辐射系数γ远小于失谐量Δ的情况下,利用经典激光脉冲激发和与量子化腔场耦合作用后,通过对从腔中泄露出来的光子进行探测,可以将两对未知非最大原子纠缠态以一定的概率浓缩成最大纠缠态.充分考虑并且利用了腔的衰减,增强了实验的可行性和进行远距离的纠缠态浓缩的实现.     

利用部分纠缠的特殊二粒子W态和部分纠缠的二粒子态传送二粒子纠缠态

提出了利用部分纠缠的特殊二粒子W态和部分纠缠的二粒子态组成量子信道,隐形传送一个二粒子纠缠态的方案。发送者进行两次Bell基测量,接受者先在{|0〉,|1〉}基下进行一次测量,然后实施一次控制—非操作,最后引进一个辅助粒子并进行一组适当的幺正变换操作,便可以一定的概率实现二粒子纠缠态的隐形传送。分析表明:当量子信道处于最大纠缠,即信道由一个特殊二粒子W态和一个Bell态组成时,本方案的传输概率达到2/3,传输效果介于完全由W态组成量子信道与完全由Bell态组成量子信道的方案之间。     

Preserving entanglement and the fidelity of three-qubit quantum states undergoing decoherence using weak measurement

We demonstrate a method to preserve entanglement and improve fidelity of three-qubit quantum states undergoing amplitude-damping decoherence using weak measurement and quantum measurement reversal. It is shown that we are able to enhance entanglement to the greatest extent, and to circumvent entanglement sudden death by increasing the weak measurement strength both for the GHZ state and the W state. The weak measurement technique can also enhance the fidelity to the quantum region and even close to 1 for the whole range of the decoherence parameter in both of the two cases. In addition, the W state can maintain more fidelity than the GHZ state in the protection protocol. However, the GHZ state has a higher success probability than the W state.     

多个量子节点确定性纠缠的建立

量子纠缠是一种重要的量子资源,在多个空间分离的量子存储器间建立确定性的量子纠缠,然后在用户控制的时刻将所存储的量子纠缠转移到量子信道中进行信息的分发和传送,这对于实现量子信息网络是至关重要的.本文介绍了用光学参量放大器制备与铷原子D1吸收线对应的非经典光场,而且在三个空间分离的原子系综中确定性量子纠缠的产生、存储和转移.利用电磁感应透明光和原子相互作用的原理,将制备的多组分光场纠缠态模式映射到三个远距离的原子系综以建立原子自旋波之间的纠缠.然后,存储在原子系综中的纠缠态通过三个量子通道,纠缠态的量子噪声被转移到三束空间分离的正交纠缠光场.三束释放的光场间纠缠的存在验证了该系统具有保持多组分纠缠的能力.这个方案实现了三个量子节点间的纠缠,并且可以直接扩展到具有更多节点的量子网络,为未来实现大型量子网络通信奠定了基础.     

Generating genuine multipartite entanglement via XY-interaction and via projective measurements

We have studied the generation of multipartite entangled states for the superconducting phase qubits. The experiments performed in this direction have the capacity to generate several specific multipartite entangled states for three and four qubits. Our studies are also important as we have used a computable measure of genuine multipartite entanglement whereas all previous studies analyzed certain probability amplitudes. As a comparison, we have reviewed the generation of multipartite entangled states via von Neumann projective measurements.     

Scheme to generate and discriminate a type of multipartite maximally entangled states in ion-trap

This paper proposes a scheme to generate,in an ion-trap,a type of multipartite maximally entangled state which was first introduced by Chen et al.[Chen P X,Zhu S Y and Guo G C 2006 Phys.Rev.A 74 032324].The maximum entanglement property of these states is examined.It also demonstrates how to discriminate among these states in the ion-trap.     

Precise detection of multipartite entanglement in fourqubit Greenberger–Horne–Zeilinger diagonal states

We propose a method of constructing the separability criteria for multipartite quantum states on the basis of entanglement witnesses. The entanglement witnesses are obtained by finding the maximal expectation values of Hermitian operators and then optimizing over all possible Hermitian operators. We derive a set of tripartite separability criteria for the four-qubit Greenberger–Horne–Zeilinger (GHZ) diagonal states. The derived criterion set contains four criteria that are necessary and sufficient for the tripartite separability of the highly symmetric four-qubit GHZ diagonal states; the criteria completely account for the numerically obtained boundaries of the tripartite separable state set. One of the criteria is just the tripartite separability criterion of the four-qubit generalized Werner states.     

Entropy product measure for multipartite pure states

An entanglement measure for multipartite pure states is formulated using the product of the von Neumann entropy of the reduced density matrices of the constituents. Based on this new measure, all possible ways of the maximal entanglement of the triqubit pure states are studied in detail and all types of the maximal entanglement have been compared with the result of ‘the average entropy’. The new measure can be used to calculate the degree of entanglement, and an improvement is given in the area near the zero entropy.     

Decoherence-free spin entanglement generation and purification in nanowire double quantum dots

We propose a deterministic generation and purification of decoherence-free spin entangled states with singlet-triplet spins in nanowire double quantum dots via resonator-assisted charge manipulation and measurement techniques. Each spin qubit corresponds to two electrons in a double quantum dot in the nanowire, with the singlet and one of the triplets as the decoherence-free qubit states. The logical qubits are immunized against the dominant source of decoherence-dephasing—while the influences of additional errors are shown by numerical simulations. We analyse the performance and stability of all required operations and emphasize that all techniques are feasible in current experimental conditions.