基于量子费希尔信息的纠缠判据

对于几类常见的量子态, 对自旋压缩和量子Fisher信息进行了比较研究.得到量子Fisher信息的表达式,以Fisher信息为基础,给出了量子纠缠的判据,结果表明:比较于自旋压缩,该判据有明显的优势.(1).对于两个Qubit的对称态,该判据与自旋压缩,concurrence完全等价;(2).对于两个Qubit的非对称态的纠缠,自旋压缩不能检验其纠缠,但对于部分态,该判据也能检验;(3).对于Dicke态, 自旋压缩不能检验其纠缠,但该判据能检验且完全等价于concurrence.     

基于量子Fisher信息的纠缠判据

对于几类常见的量子态,对自旋压缩和量子Fisher信息进行了比较研究.得到量子Fisher信息的表达式,以Fisher信息为基础,给出了量子纠缠的判据,结果表明;比较于自旋压缩,该判据有明显的优势.(1).对于两个Qubit的对称态,该判据与自旋压缩,concurrence完全等价;(2).对于两个Qubit的非对称态的纠缠,自旋压缩不能检验其纠缠,但对于部分态,该判据也能检验;(3).对于Dicke态,自旋压缩不能检验其纠缠,但该判据能检验且完全等价于concurrence.     

基于量子Fisher信息测量的实验多体纠缠刻画

量子Fisher信息在量子度量与量子信息领域的研究中至关重要,然而在实验中的提取却十分棘手,尤其是对于大尺度的量子系统.这里我们发展了利用测量量子态间重叠的方式来高效提取量子Fisher信息的方法,对于纯态而言,这种方法只需要在量子系统中引入一个额外的辅助比特并施加单次测量即可实现.相对于以往的量子Fisher信息提取方法,需要更少由测量带来的时间资源消耗,因此高效且具有扩展性.我们将这种方法应用于经历量子相变的三体相互作用系统中多体纠缠的刻画,并使用核磁共振量子模拟器实验展示了该方案的可行性.     

连续变量量子纠缠态的非对称量子克隆

该文讨论了连续变量量子纠缠态非对称克隆过程,从理论上讨论了在Local e-cloner方案中,入射和出射分束器的反射率可变情况下的纠缠态克隆,并利用纠缠不可分判据分析了所获得的非对称克隆纠缠态的纠缠特性.结果指出,克隆得到的两组纠缠态的纠缠特性不相同.     

基于量子Fisher信息的量子计量进展

量子计量是超冷原子气体研究中的一个热点领域.超冷原子体系独特的量子性质(量子纠缠)和量子效应有助于大幅度提高待测物理量的测量精度,这已经成为量子精密测量中的共识.量子Fisher信息对该领域的发展起了非常重要的作用.本文首先介绍量子Fisher信息的基本概念和量子计量的主要内容;然后简要回顾这些理论在提高测量精度方面的应用,特别是多粒子量子纠缠态的产生及其判定;再介绍线性和非线性原子干涉仪的相关进展;最后论述量子测量过程中的统计方法的研究进展.     

多量子比特WV纠缠态在Lipkin-Meshkov-Glick模型下的量子Fisher信息

量子Fisher信息在参数估计理论和量子精密测量领域扮演着非常重要的角色,不仅可以用来标定量子系统的测量精度极限,还可用于有益量子计量的纠缠态判定.本文从量子测量的角度出发,对多比特WV态(α|W_N>+(1-α²)^1/2|00...0>)进行研究,通过计算其在局域操作下和Lipkin-Meshkov-Glick (LMG)非局域操作模型下的量子Fisher信息,分析其在精密测量方面的表现.研究发现:在局域操作下,随着参数α由0到1的变化,多比特WV态的量子Fisher信息逐渐变大,表明其量子纠缠程度在不断增加,也体现出更强的量子测量能力.在LMG非局域操作下,随着相互作用强度γ的增大,N=3量子比特WV态的量子Fisher信息值趋于稳定,几乎不受参数α的影响,而当体系量子比特数N> 3时,量子Fisher信息值会随参数α的变大而变大;当参数α固定时,多比特WV态的量子Fisher信息会随着相互作用强度γ的增强而变大,呈现出相互作用强度越大,WV态的量子测量能力越强.     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩,量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于 的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩, 大于 的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

光与物质相互作用系统中的量子Fisher信息和自旋压缩

Fisher信息是估计理论中的重要概念,最近发现与量子信息中的纠缠判据具有密切联系.非旋波近似条件下,Dicke模型经典相空间表现为混沌动力学特征.本文详细考察了Dicke模型描述的光与物质相互作用系统中量子Fisher信息和自旋压缩动力学特性.结果表明:在短时瞬态情况下,无论初态处于规则区域还是混沌区域系统均表现为纠缠性质;但在长时稳态情况下,初态处于规则区域时系统纠缠消失,而初态处于混沌区域时系统则一直存在纠缠.通过与系统自旋压缩动力学性质相比较,发现量子Fisher信息可以更有效地刻画量子混沌.进一步考察初态处于规则和混沌区域时系统密度矩阵和纯度的动力学演化特性,发现混沌导致系统退相干现象发生,说明量子Fisher信息对混沌更敏感.     

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态

使用光学分束器和单光子源,利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中,被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下,纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.     

量子信息中纠缠态所处的角色

简要给出了量子纠缠态的概念,评述了纠缠态在量子信息论中所处的角色,尤其说明了怎样用它来实现安全的通信。     

耗散腔中两二能级原子态的自旋压缩量子Fisher信息和最大自旋涨落

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律,分析了与单模辐射场作用过程中原子态的自旋压缩、量子Fisher信息和最大自旋涨落.结果表明:自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落可以作为量子纠缠的充分必要判据.自旋压缩,大于1/2的最大自旋涨落和量子纠缠,它们互相等价.大于1的Fisher信息与它们之间没有等价关系,但可以作为自旋压缩和量子纠缠的充分判据.     

Quantum Fisher information and spin squeezing in one-axis twisting model

We investigate the dependence of the average parameter estimation precision （APEP）, which is defined by the quantum Fisher information, on the polar angle of the initial coherent spin state ｜θ0,φ0〉 in a one-axis twisting model. Jin et al. [New J. Phys. 11 （2009） 073049] found that the spin squeezing sensitively depends on the polar angle θ0 of the initial coherent spin state. We show explicitly that the APEP is robust to the initial polar angle θ0 in the vicinity of π/2 and a near- Heisenberg limit 2IN in quantum single-parameter estimation may still be achieved for states created with the nonlinear evolution of the nonideal coherent spin states θ0- π/2. Based on this model, we also consider the effects of the collective dephasing on spin squeezing and the APEE     

Improving the teleportation of quantum Fisher information under non-Markovian environment

Quantum teleportation is designed to send an unknown quantum state between two parties. In the perspective of remote quantum metrology, one may be interested in teleporting the information that is encoded by physical parameters synthesized by quantum Fisher information (QFI). However, the teleported QFI is often destroyed by the unavoidable interaction between the system and the environment. Here, we propose two schemes to improve the teleportation of QFI in the non-Markovian environment. One is to control the quantum system through the operations of weak measurement (WM) and corresponding quantum measurement reversal (QMR). The other is to modify the quantum system based on the monitoring result of the environment (i.e., environment-assisted measurement, EAM). It is found that, in the non-Markovian environment, these two schemes can improve the teleportation of QFI. By selecting the appropriate strengths of WM and QMR, the environment noise can be completely eliminated and the initial QFI is perfectly teleported. A comprehensive comparison shows that the second scheme not only has a higher probability of success than the first one, but also has a significant improvement of the teleported QFI.     

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。     

A Fisher Information-Based Incompatibility Criterion for Quantum Channels

We introduce a new incompatibility criterion for quantum channels based on the notion of (quantum) Fisher information. Our construction is based on a similar criterion for quantum measurements put forward by H. Zhu. We then study the power of the incompatibility criterion in different scenarios. First, we prove the first analytical conditions for the incompatibility of two Schur channels. Then, we study the incompatibility structure of a tuple of depolarizing channels, comparing the newly introduced criterion with the known results from asymmetric quantum cloning.     

Chaos and quantum Fisher information in the quantum kicked top

Quantum Fisher information is related to the problem of parameter estimation.Recently,a criterion has been proposed for entanglement in multipartite systems based on quantum Fisher information.This paper studies the behaviours of quantum Fisher information in the quantum kicked top model,whose classical correspondence can be chaotic.It finds that,first,detected by quantum Fisher information,the quantum kicked top is entangled whether the system is in chaotic or in regular case.Secondly,the quantum Fisher information is larger in chaotic case than that in regular case,which means,the system is more sensitive in the chaotic case.