量子信息与计算

量子信息与计算是物理学目前研究的热门领域 .本文简要地介绍量子计算的一些基本概念 :量子纠缠、量子位、量子寄存器、量子并行计算和量子纠错 .并介绍两种典型的量子信息技术 :量子密码和量子传物 .     

第四讲 量子对策论

量子对策论是量子信息学的新兴分支,是经典对策论与量子信息学两门学科的交叉学科.由 于引入了量子力学中的量子叠加性和纠缠态,量子对策得出了与经典对策迥然不同的结果.     

超导电路的量子化方法

超导量子计算是当下世界范围内被广泛关注的研究课题之一,近年来许多文献报道了利用超导量子比特对特定物理过程的研究和仿真,在新近的一些工作里其应用范围已经超出了物理学研究范围,在化学、信息学等领域也得到了很好的结果.超导量子计算器件首先要对超导电路进行量子化.本文针对超导量子计算芯片(量子比特)中的超导电路总结了一套规范、...     

基于量子隐形传态的量子保密通信方案

量子保密通信包括量子密钥分发、量子安全直接通信和量子秘密共享等主要形式.在量子密钥分发和秘密共享中,传输的是随机数而不是信息,要再经过一次经典通信才能完成信息的传输.在量子信道直接传输信息的量子通信形式是量子安全直接通信.基于量子隐形传态的量子通信(简称量子隐形传态通信)是否属于量子安全直接通信尚需解释.构造了一个量子隐形传态通信方案,给出了具体的操作步骤.与一般的量子隐形传态不同,量子隐形传态通信所传输的量子态是计算基矢态,大大简化了贝尔基测量和单粒子操作.分析结果表明,量子隐形传态通信等价于包含了全用型量子密钥分发和经典通信的复合过程,不是量子安全直接通信,其传输受到中间介质和距离的影响,所以不比量子密钥分发更有优势.将该方案与量子密钥分发、量子安全直接通信和经典一次性便笺密码方案进行对比,通过几个通信参数的比较给出各个方案的特点,还特别讨论了各方案在空间量子通信方面的特点.     

量子住处讲座续讲 第四讲 量子对策论

量子对策论是量子信息学的新兴分支，是经典对策论与量子信息学两门学科的交叉学科，由于引入了量大力学中的量子叠加性和纠缠态，量子对策得出了与经典对策迥然不同的结果。     

基于量子纠缠的量子控制反馈通道设计

在量子反馈控制中,传感器从被控量子系统上获得有关系统的信息,控制器对这些信息进行处理并反馈到系统,从而以一种期望的方式来对量子系统进行主动控制.马尔可夫量子反馈、贝叶斯量子反馈、含时延非马尔可夫量子反馈等传统量子反馈控制都用到了来自测量结果的反馈信息,控制器处理经典信息,反馈环中没有建立有效的量子通道.最近的相干量子反馈方案中,传感器和控制器都采用量子系统,没有破坏反馈环的量子特性.本文提出了另一个可选择的量子反馈控制方案,该方案借助量子信息技术中量子纠缠这一重要物理资源来建立反馈环中有效的反馈量子通道,能完成量子遥控、间接量子控制和量子态远程反馈等传统量子反馈控制无法完成的任务.这一设计方案不仅为建立量子控制论与量子信息学之间的连接开辟了一条新的途径,也可能在实用的量子通信网络和大规模量子计算等方面具有重要的潜在应用.     

光量子与量子通信

 近年来,随着光纤通信技术的日臻发展完善,人们把目光逐渐转向新通信技术的开发与研究,而在众多研究项目中,量子通信技术无疑是最具潜力和应用前景的。量子通信是20世纪末期新生的交叉学科,是量子信息学的一个重要方面,经过几年的不懈努力,我国以及欧美和日本等发达国家在这一新兴领域已取得了一系列重大突破。     

基于Cayley图上量子漫步的匿名通信方案

信息安全是信息化社会国家安全的基石与命脉,而匿名量子通信是保护信息安全的重要通信方式之一.利用量子漫步随机性有效解决身份信息泄露等敏感问题,本文提出一种基于Cayley图上量子漫步的匿名通信方案.首先,通信双方隐藏自身身份信息,发送方Alice通过逻辑或操作匿名选择接收方Bob.其次,可信第三方与通信双方利用BB84协议生成和分发安全密钥, Alice根据安全密钥对信息序列进行加密,获得盲化信息; Bob利用联合Bell态测量和安全密钥进行签名,可信第三方验证签名信息.再次,可信第三方依据傅里叶变换计算Bob量子漫步的位置概率分布函数,将概率最大值对应的位置信息转换为确认帧发送给Alice;Alice利用量子降维压缩算法减少传输信息比特数,并利用安全密钥完成信息加密后将信息传输至确认帧表示的位置, Bob利用量子漫步搜索位置节点获取传输信息,完成匿名量子通信.最后,对方案进行安全分析,并给出200个节点Cayley图的数值仿真结果,漫步10步时,第6个节点的概率最大为45.31%.根据仿真结果,本方案通信过程中Bob漫步10步时被窃听到具体位置的概率近似为6×10~(–7)%.     

光子两自由度超并行量子计算与超纠缠态操控

光子系统在量子信息处理和传输过程中有非常重要的应用. 譬如, 利用光子与原子(或人工原子)之间的相互作用, 可以完成信息的安全传输、存储和快速的并行计算处理等任务. 光子系统具有多个自由度, 如极化、空间模式、轨道角动量、时间-能量、频率等自由度. 光子系统的多个自由度可以同时应用于量子信息处理过程. 超并行量子计算利用光子系统多个自由度的光量子态同时进行量子并行计算, 使量子计算具有更强的并行性, 且需要的量子资源少, 更能抵抗光子数损耗等噪声的影响. 多个自由度同时存在纠缠的光子系统量子态称为超纠缠态, 它能够提高量子通信的容量与安全性, 辅助完成一些重要的量子通信任务. 在本综述中, 我们简要介绍了光子系统两自由度量子态在量子信息中的一些新应用, 包括超并行量子计算、超纠缠态分析、超纠缠浓缩和纯化三个部分.     

真空不空

在物理学中,真空是一个非常古老的概念。一方面,相对论的诞生摒弃了经典物理学中的真空中充满以太的概念,另一方面,量子力学的建立,又赋予了真空非常丰富的物理内容。作者将综述在相对论量子力学、量子场论以及量子信息学的视角下,所揭示的真空的各种结构和特性。不难发现,真空的量子理论,在现代物理学诸多领域中占有非常重要、甚至是根本性的地位;而且对于真空本质的进一步深入研究,将有可能带来量子物理学新的革命性的发展。     

基于周期极化KTiOPO4晶体的高亮度纠缠源研制

量子纠缠是量子信息领域的核心资源,目前利用β型硼酸钡(BBO)晶体参量下转换制备的纠缠光子对的亮度较低,它直接制约了量子通信的最远距离,已无法满足星地实用化量子通信的发展需求.利用周期极化KTiOPO4晶体,采用准相位匹配技术设计产生了一种后选择的纠缠源,测得的符合计数达到了16×103s-1 mW-1,极化对比度达到27∶1,在亮度上比基于BBO的量子纠缠光源提高了一个数量级以上.这一高亮度的纠缠源可以广泛应用于量子密钥分发、量子隐形传态以及量子计算等新兴量子信息领域,为实现全球化量子通信提供了有力的保障.     

量子信息研究进展

量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科。本文综述了量子信息领域的研究进展。即包括了为人们所熟知的量子通信与量子计算领域 ,也包括了刚刚兴起的但却有巨大潜力的量子对策论等领域。本文以介绍量子信息论的基本理论框架为主 ,同时也介绍了量子信息领域的实验研究进展。     

半导体量子光电子学的进展

就量子阱超晶格的基本物理、量子阱光电于器件对光通信发展的贡献和量子光电子器件对发展计算技术和信息处理技术的贡献等问题进行了较详细的讨论，指出；半导体量子光电子学的内涵既包含了崭新一代光电子器件的诞生，同时也促进了以信息的传输、运算和处理为代表的新一代信息技术的发展．半导体量子光电子学将与微电子技术井列成为未来信息社会的两大支柱．     

基于光场量子态的连续变量量子信息处理

连续变量量子信息是量子信息科学研究的一个重要内容。基于光学模的连续变量量子信息处理,以光场量子态为量子资源,结合各种量子操控手段,完成信息的传输和处理。本文简要介绍用于连续变量量子信息处理的光量子态的概念、制备方法和操控手段,以及连续变量量子通信、量子计算和量子纠错方面的研究进展和发展趋势。     

量子信息与计算

量子信息与计算是物理学目前研究的热门领域,本文简要地介绍量子计算的一些基本概念：量子纠缠、量子位、量子寄存器、量子并行计算和量子纠错,并介绍两种典型的量子信息技术：量子密码和量子传物。     

量子信息研究进展

量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科,本综述了最子信息领域的研究进展。即包括了为人们所熟知的量子通信与量子计算领域,也包括了刚刚兴起的但却有巨大潜力的量子对策论等领域。本以介绍量子信息论的基本理论框架为主,同时也介绍了量子信息领域的实验研究进展。     

拓扑保护的集成量子纠缠光源

<正>量子信息^[1]与拓扑物理学^[2]是由量子力学衍生而来的两个全然不同的重要学科分支,其中量子纠缠与拓扑相既是基础物理研究的核心内容,也是前沿技术发展的关键物理资源。量子纠缠是量子计算、量子模拟和量子通信等应用中的关键资源,约20个量子比特的量子纠缠态已在光子、超导、离子和原子等体系实现。然而,     

量子信令交换机模型设计及性能分析

本文提出了量子信令交换机的模型, 该交换机由经典信息控制模块、交换控制模块和量子交换模块三部分组成. 经典控制模块负责将纠缠初态信息传送给纠缠测量及交换单元并更新路由信息. 交换控制模块实现通路选择, 为纠缠对的分发提供通路. 量子交换模块制备纠缠对, 进行Bell态的测量, 完成纠缠交换. 量子信令交换机可以实现多用户间的信令传输及局域网通信. 通过对交换机的性能分析与仿真, 结果表明该交换机结构简单、安全保密、便于扩展、时延小, 对于构建量子通信网有很好的支撑作用. 关键词： 量子通信 量子信令网 量子信令交换机 纠缠交换     

一种基于分层的量子分组传输方案及性能分析

大规模量子通信网络中,采用量子分组传输技术能有效提升发送节点的吞吐量,提高网络中链路的利用率,增强通信的抗干扰性能.然而量子分组的快速传输与路由器性能息息相关.路由器性能瓶颈将严重影响网络的可扩展性和链路的传输效率.本文提出一种量子通信网络分层结构,并根据量子密集编码和量子隐形传态理论,给出一种基于分层的量子分组信息传输方案,实现端到端的量子信息传输.该方案先将量子分组按照目的地址进行聚类,再按聚类后的地址进行传输.仿真结果表明,基于分层的量子分组信息传输方案能够有效减少量子分组信息在量子通信网络中的传输时间,并且所减少的时间与量子路由器性能与发送的量子分组数量有关.因此,本文提出的量子分组信息传输方案适用于大规模量子通信网络的构建.     

量子多址高斯信道的信息容量研究

与经典通信相类似,量子高斯噪声是一种重要的量子噪声模型.这里,"经典"是相对于"量子"而言的.讨论量子高斯信道传送经典信息时的信息容量,也称量子信道的经典容量,是量子通信的热点问题之一.文中在量子高斯态、高斯熵性质和Holevo界基础上,给出单用户量子高斯信道的经典容量,借助多址量子信道的经典容量区域定理,通过坐标系变换方法,从理论上推导得到多用户量子高斯信道的经典容量区域.为了计算简便且不失一般性,计算过程将采用两输入、单输出的量子多址信道模型进行说明,结论可类推到n个输入、单输出的多址信道.