单模压缩真空态的量子隐性传态及其保真度的研究

文章基于Braustain和Kimble方案以双模最小关联混态作为量子信道实施对单模压缩真空态的量子隐性传态.研究发现,以混态纠缠态作为量子通道实行量子隐性传态得到输出量子态保真度较小.但是通过利用调解输出端位移因子的保真度的优化方案,我们发现可以在一定的参数范围内可以实现对具有压缩效应的量子态的高保真传送,在一定条件下甚至可以实现保真度为1的量子态的隐性传递.     

隐形传送单光子数态保真度的优化

基于Braunstein与Kimble的连续变量量子隐形传态方案,利用双模压缩真空态作为纠缠通道,通过调节输出端位移因子可以优化单光子数态量子隐形传态的保真度。     

耗散系统中实现原子态量子隐形传态的保真度

本文运用全量子理论并结合数值计算方法,研究了压缩真空库中利用原子纠缠态作为量子通道实现原子态量子隐形传态的保真度,讨论了被传送的原子初态形式以及压缩库的压缩参数r对保真度的影响.研究表明:当只有输入态受噪声影响,则被传送的初始态中基态概率越大的态,保真度越高;而当量子通道受影响时,则基态和激发态概率相等的原子叠加态传送的保真度最大. 关键词： 量子隐形传态 压缩真空库 保真度     

量子纠缠态的普适远程克隆

提出一种任意两粒子纠缠态1→2普适远程克隆方案. 此方案仅需一个特殊的四粒子纠缠态作为量子信道, 就可使处于空间不同位置的两个接收者分别以5/6的保真度得到任意输入态的近似拷贝, 该保真度远高于已有方案中的保真度. 将方案推广到任意两粒子纠缠态1→N(N>2)普适远程克隆的情况, 可使处于不同地点的N个接收者分别以(2N+1)/(3N)的保真度得到输入态的近似拷贝. 另外, 提出一种以上述单个特殊四粒子纠缠态作为量子信道, 在多目标量子比特受控非门和 关键词： 量子纠缠态 普适远程克隆 保真度     

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     

连续变量量子离物传态的实验研究

利用单个Ⅱ类相位匹配OPA产生的双模压缩态实现连续变量压缩纠缠态，完成了连续变量量 子离物传态. Ⅱ类相位匹配OPA参量反放大过程可以实现正交振幅反关联、正交位相关联的 压缩纠缠态，这不同于一般运转于阈值以下的OPO产生的正交振幅关联、正交位相反关联的 压缩纠缠态，可以采用直接平衡测量的方法完成Bell态测量. 利用双KTP补偿非线性过程的 离散效应，获得了最大压缩大于2dB的双模压缩纠缠态，实现保真度06，考虑到探测效率 实际保真度为057. 这种方案简化了测量方法与纠缠光源产生装置，有利于进行量子通信 的实验研究与应用. 同时，讨论了探测过程中的一些非理想因素. 关键词： 量子离物传态 压缩纠缠态 Bell态测量     

基于双模压缩信道的双模高斯态量子隐形传态

研究了双模高斯态的两个模经由两个双模压缩量子信道的隐形传态.结果表明，当输入态有纠缠时，若要输出态的纠缠不为零，量子信道的纠缠必须大于一确定值，其大小在输入态为纯态时依赖于输入态的纠缠度；在输入态为混合态时不仅与输入态的纠缠有关，还依赖于输入态的整体纯度. 关键词： 量子隐形传态 量子纠缠 双模高斯态     

噪声环境中两粒子纠缠态的纠缠消相干

借助于共生纠缠度和输入输出保真度考察了初始处于纠缠态的两粒子在联合噪声环境中的消纠缠特性.结果表明:两粒子纠缠态可分为相干保持态和脆弱纠缠态.对于脆弱纠缠态分析了它们在低温条件欧姆型耗散下的纠缠消相干演化动力学. 关键词： 热库 相干保持态 脆弱纠缠态 输入输出保真度     

振幅阻尼信道量子隐形传态保真度恢复机理

在振幅阻尼信道上进行量子隐形传态的过程中, 量子Bell纠缠态将发生退相干, 导致隐形传态质量下降甚至通信失败. 为克服该影响, 本文提出了一种Bell纠缠态补偿方法. 在估计振幅阻尼信道参数的基础上, 将对纠缠态的补偿分为纠缠退相干发生之前的预补偿以及 经历量子振幅阻尼信道之后的匹配补偿两部分. 前者在纠缠源处进行, 后者在两个量子通信 用户处进行, 预补偿及匹配补偿参数与信道特性参数相关. 纠缠补偿完成后, 再进行隐形传态. 理论推导与性能分析结果表明, 相比于不进行纠缠补偿及仅在发生退相干之后进行的纠缠补偿, 本方法能够获得更高的隐形传态保真度, 适当调整补偿参数, 可使保真度接近于1, 对克服纠缠 退相干带来的隐形传态质量下降问题具有一定的意义.     

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.     

量子隐形传态保真度的新公式及应用

基于传统的Kimble-Braunstein量子隐形传态方案,利用纠缠态表象方法导出了平均意义下输出量子态的密度算符表示——输出态算符与输入态、纠缠源的特征函数的关系,以及输出态特征函数与以上特征函数的简洁关系.基于此,对于任意的双模纠缠源,进一步推导了传输相干态的保真度公式——它仅仅表示成纠缠源的Q函数的一个简洁积分.这为保真度计算提供了一条方便有效的途径.作为应用,我们考察了包括高斯与非高斯纠缠态作为纠缠源实现相干态传输的保真度.     

双模最小关联混合态作为量子信道实现量子隐形传态的保真度

基于Braunstein和Kimble提出的B-K方案以双模最小关联混合态作为量子信道实施对未知量子态的隐形传送，并以传送相干态为例进行了研究.结果表明：双模最小关联混合态作为一种广义的Einstein-Podolsky-Rosen型纠缠态在实现量子隐形传态中能很好地担当量子信道的角色，在纠缠度和压缩度选择适当的条件下被传送未知量子态的保真度可以达到1.这是比双模压缩真空态更优越的量子信道. 关键词： 量子隐形传态 双模最小关联混合态 保真度     

两个海森堡热纠缠信道中纠缠态的隐形传送

利用两个海森堡热纠缠信道,实现了一对量子纠缠态的隐形传送,求得输出的密度矩阵,进而算出隐形传送的保真度.分析外界环境（温度T和磁场B）对热纠缠及量子隐形传送的影响.发现在磁场较弱,温度很低的时候,以海森堡热纠缠混合态作为量子信道进行隐形传送优于经典信道.     

非均匀磁场中的海森堡XY模型热纠缠信道的量子隐形传送

在量子通讯的实验中,由于外界环境的影响,我们很难得到最大的纠缠纯态.量子信道可能以混合纠缠态的形式出现.而固体材料中的热平衡态就是一种重要的混合纠缠态.本文利用了两个独立的外加不均匀磁场的一维海森堡链的热纠缠态作为量子信道,实现了两粒子纠缠态的远程传送,分析了外界温度和磁场对纠缠和传输保真度的影响.为了突出传输效果,我们对平均保真度做了研究,结果发现当温度很低,外加反方向的磁场B1和B2时,平均保真度大于经典通道的传输极限值2/3.     

基于免退纠缠态的原子态隐形传输

量子隐形传态易受噪声环境的影响。为了减小这种不利影响,基于振幅衰减噪声模型,提出一种基于免退纠缠态和量子错误避免代码技术的量子隐形传态方案。在这个方案中,一种4比特的免退纠缠态被作为量子纠缠信道,被传输的单个比特的量子信息被编码为两个比特。该方案的优点是隐形传输具有非常高的保真度,并且具有100%成功率。该项研究对改善量子通讯有重要的作用。     

关于单模最小关联混态的量子隐性传态及其保真度的研究

基于Braunstein和Kimble方案以双模压缩真空态作为量子信道实施对单模最小关联混态量子隐性传态的可行性进行了研究.我们发现,单模最小关联混态在一定参数范围内呈现出压缩效应这种非经典性质,利用双模压缩真空态作为量子通道可以高保真的传递没有压缩效应的单模最小关联混态,但对呈现压缩效应的单模最小关联混态进行量子隐性传送时得到输出态的保真度较低.而且发现通过调节输出端位移因子的方法不能实现对单模最小关联混态保真度的优化.     

纠缠压缩真空态的纠缠转移

通过分析光学分束器对压缩真空态光场的作用,发现如果分束器的输入光是两束具有同样振幅和相位的单模压缩真空态光场,则输出光为双模压缩真空态光场;若分束器的输入光是两束具有同样振幅但有π相位差的单模压缩真空态光场,则输出光仍为两束单模压缩真空态光场.对于双模压缩真空态光场,每个模中容纳的光子数可以是基数或偶数.而对于单模压缩真空态光场,每个模中只能包含偶数个光子.根据这些结果,提出了一个纠缠转移的方案.在这个方案中,两个纠缠压缩真空态光场被用作量子信道,通过利用光学分束器作用和光子数探测的方法,并在经典通讯的帮助下,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.     

双模压缩真空态和纠缠相干态的一维势垒散射

分析了双模压缩真空态和纠缠相干态的一维势垒散射问题,结果表明,两种散射态的纠缠度都随势垒的透射系数呈类抛物线关系,且抛物线谷底对应半反半透势垒.前者的纠缠度还随入射压缩因子呈类抛物线关系,后者随入射纠缠呈线性关系.两种散射的保真度都可以由透射系数的增加而得到提高,但前者还会随入射压缩因子的增大而降低,后者随入射相干态模的增加而降低.     

不同方向Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和磁场对自旋系统纠缠和保真度退相干的影响

通过求解系统的Milburn方程,研究了包含Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的自旋链系统中纠缠和保真度的动力学演化特性,讨论了不同方向Dzyaloshinskii-Moriya相互作用、不同方向均匀和非均匀磁场、不同初始态对纠缠以及保真度退相干的影响.研究发现,非均匀磁场的引入能够抑制纠缠退相干的发生,初始态的选择对系统纠缠状态的影响很大,可以通过调制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的方向来获得所需纠缠和较高的保真度.研究还发现,退相干条件下,无论是均匀还是非均匀磁场对于保真度的提高并不明显.纠缠和保真度随初始态角度的变化具有周期性,可以根据需要来选取不同系统中的最优初始态.