New formulas for normalizing photon-added（-subtracted） two-mode squeezed thermal states

For the first time,we derive the compact forms of normalization factors for photon-added(-subtracted) two-mode squeezed thermal states by using the P-representation and the integration within an ordered product of operators(IWOP) technique.It is found that these two factors are related to the Jacobi polynomials.In addition,some new relationships for Jacobi polynomials are presented.     

Generation of hyperentangled four-photon cluster state via cross-Kerr nonlinearity

We propose a scheme for generating a hyperentangled four-photon cluster state that is simultaneously entangled in polarization modes and spatial modes. This scheme is based on linear optical elements, weak cross-Kerr nonlinearity, and homodyne detection. Therefore, it is feasible with current experimental technology.     

基于腔输入-输出过程的原子Bell态分析器和GHZ态分析器

如何能够在不破坏纠缠态且能将其辨认区分出来是量子信息处理过程中一个很重要的问题,方案首先利用相干光与腔-原子系统的输入-输出过程构造受控相移门,然后利用受控相移门和零差探测技术构造宇称分析器,最后利用宇称分析器和Hadamard等操作构造非破坏性的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器。方案的优势在于:（1）利用到相干光源和零差探测技术,比以往方案中的单光子源和单光子探测较易实现;（2）构造的原子Bell态分析器和原子GHZ态分析器是非破坏性的。方案用到的所有方法和技术在目前的实验上都是可以实现的。     

利用微脉塞重构腔场的Wigner函数

提出了重构腔场Wigner函数的一种新方案.该方案可以用微脉塞来实现.发现在腔场的Wigner函数与原子的布居数之间存在一个简单的关系.在实验上测得原子的布居数后，进行一个简单的数值积分，就可得到腔场的Wigner函数.以单光子Fock态和Schr?dinger猫态为例进行了数值模拟，发现与用精确公式计算的结果很好地相符. 关键词： 量子态重构 Wigner函数 微脉塞     

基于混合编码的测量设备无关量子密钥分发的简单协议

测量设备无关量子密钥分发协议移除了所有测量设备的漏洞,极大地提高了量子密钥分发系统的实际安全性,然而,该协议的安全密钥率相比于其他量子密钥分发协议来说仍然是较低的.目前,利用高维编码来提升量子密钥分发协议的性能已经在理论和实验上都得到证明,最近有人提出了基于高维编码的测量设备无关量子密钥分发协议,但是由于所提出的协议对实验设备性能有更高的要求,所以在实际应用上仍然存在许多困难.本文提出一种基于偏振和相位两种自由度的混合编码测量设备无关量子密钥分发协议,并且利用四强度诱骗态方法分析该协议在实际条件下的安全性,最后数值仿真结果表明,该协议在实际条件下40 km和50 km处的最优安全码率相比于原MDI-QKD协议分别提升了52.83%和50.55%.而且,相比于其他基于高维编码的测量设备无关量子密钥分发协议来说,本文提出的协议只要求本地用户拥有相位编码装置和偏振编码装置,探测端也只需要四台单光子探测器,这些装置都可以利用现有的实验条件实现,说明该协议的实用价值也很高.     

一种基于波分复用的实时光纤信道偏振补偿系统

在光纤中传输的光信号,其偏振态(SOP)会受到外界环境的影响而发生随机变化,因此在偏振复用光纤通信系统、偏振编码光纤量子密钥分发(QKD)等系统中,需要插入光纤信道偏振补偿模块对光纤中随机双折射效应引起的偏振态变化进行实时补偿,以保证相应通信系统能够正常工作。根据波分复用光纤信道偏振补偿的理论模型,实现了偏振态相互共轭的两路参考光的制备,采用集成化的偏振探测器对实时变化的偏振态进行检测。在此基础上,提出了一种可以实时补偿光纤信道偏振变化的实验系统,该系统可以应用于偏振复用的光纤通信系统中,也可应用于光纤QKD系统中。实验数据表明,所设计的实验系统可以保障QKD在5 km传输距离下连续稳定运行8 h以上,量子比特误码率为1.96%。     

光纤偏振编码量子密钥分发系统荧光边信道攻击与防御

实际安全性是目前量子密钥分发系统中最大的挑战.在实际实现中,接收单元的单光子探测器在雪崩过程的二次光子发射(反向荧光)会导致信息泄露.目前,已有研究表明该反向荧光会泄露时间和偏振信息并且窃听行为不会在通信过程中产生额外误码率,在自由空间量子密钥分发系统中提出了利用反向荧光获取偏振信息的攻击方案,但是在光纤量子密钥分发系统中暂未见报道.本文提出了在光纤偏振编码量子密钥分发系统中利用反向荧光获取信息的窃听方案与减少信息泄露的解决方法,在时分复用偏振补偿的光纤偏振编码量子密钥分发系统的基础上对该方案中窃听者如何获取密钥信息进行了理论分析.实验上测量了光纤偏振编码量子密钥分发系统中反向荧光的概率为0.05,并对本文提出的窃听方案中的信息泄露进行量化,得出窃听者获取密钥信息的下限为2.5×10~(–4).     

Effects of the Centre－of－Mass Motion on the Population Trapping of Ultracold Atoms

We investigate the effects of the atomic centre-of-mass motion on atomic population trapping in a two-modemicromaser injected with ultracold A-type three-level atoms. We find that in the mazer regime (the case in whichthe atomic kinetic energy is much smaller than the atom-field interaction energy), the interplay between reflectionand transmission of the ultracold atom leads to the destruction of the atomic population trapping.     

Measuring the Wigner Functions of Two-Mode Cavity Fields and Testing the Bell＇s Inequalities

We propose a scheme for measuring the Wigner function of a two-mode cavity field. The scheme bases on the interaction between the two-mode cavity field and three-level atoms. We find a simple relation between the Wigner function and the atomic population. One can obtain the Wigner function by measuring the atomic population with a micromaser-like experiment and doing a numerical integral. By using the two-mode Wigner function one can obtain the Clauser-Horne combination and test the Bell‘s inequalities. We test our equations with a two-mode entanglement state and the results are rather good.     

腔光力学研究进展

腔光力学研究光子与宏观机械振子的相互作用，目前已成为研究量子世界与经典世界之间的过渡以及研究非经典和非线性效应的重要领域。本文首先介绍该领域中的基本物理概念，包括辐射压力、光机械哈密顿量、海森堡–朗之万方程、方程的线性化等。然后综述近年来一些新奇光力学效应的发现和研究进展，包括光力诱导透明、非互易光传播、高阶边带产生、光机械纠缠等。最后提出了一些研究展望。