基于腔QED的量子纠缠态的制备及应用

量子纠缠态是一种重要而有用的物理＂资源＂,在量子计算和量子通信中起着极为重要的作用。在量子通信中,信息的处理离不开量子态及其演化。量子纠缠态是各种量子态中最为重要的一种,它用于检验量子力学的基本原理,也是实现量子通信的重要信道,所以纠缠态的制备和操作就显得特别重要。探讨了腔量子电动力学（腔QED）的理论方案,在给出量子纠缠态的定义和度量的基础上、理论上实现了在共振相互作用腔QED中两原子纠缠态和多原子纠缠态的制备,并简要介绍量子纠缠态在量子信息中的应用。     

量子通信及其进展

量子通信是量子信息中的一个重要分支。文章简要介绍了量子通信的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密码、量子隐形传态等，同时也涉及该领域的实验研究进展。     

多个囚禁离子未知类电子GHZ态的确定量子隐形传送

利用n＋1个两能级离子的纠缠GHZ态作为量子隐形传送的量子通道，提出一个有效的方案隐形传送未知n个离子的类电子纠缠GHZ态．本方案有以下显著特点：对囚禁离子振动模的加热不敏感；不需要对单个离子进行激光操控；操作简单，三步完成，成功传送的几率为1．     

基于量子随机行走的两光子Bell态测量

量子纠缠态是量子信息和量子通讯领域中的核心资源,实现量子纠缠态中的完全Bell态测量,将对量子信息学的发展有重要的意义.本文,我们基于量子随机行走提出了一种实现双光子Bell态测量的物理方案.基于该方案的操作过程有明显的简化,本方案在实验上具有一定的可行性和指导意义.     

基于两粒子纠缠态隐形传送四粒子GHZ态

通过两粒子纠缠态作为量子信道,实现了四粒子GHZ态隐形传送的方案.首先提出该量子信道处在最大纠缠态时的传送,其次对两粒子纠缠为非最大纠缠态时的传送情形进行研究.通过相关的测量与操作,并且引入相应的辅助粒子,可以成功地实现隐形传送.相比于以往的传送方案,本方案不仅节约了量子信道的纠缠资源,而且操作也相对简单.     

外场驱动下腔QED中实现量子纠缠交换的方案

提出了一种外场驱动下在腔QED中实现量子纠缠交换的方案.在纠缠交换的过程中,不用考虑腔场耗散和外界热场环境的影响,也不需要对原子进行Bell基测量,而且最终能成功实现交换的几率为1.0.同时这种方案也可以用来实现开放目标的量子隐形传态,成功传送的几率也为1.0.     

基于可调腔量子电动力学系统中多比特纠缠态的制备

量子纠缠态是量子信息处理和量子通信领域中的核心资源.在量子计算机的硬件研究中,超导系统具有较为突出的优势,本论文结合该系统最新的实验进展,提出了在可调腔量子电动力学系统中实现多比特量子纠缠态的制备方案,频率可调的超导腔与相位比特之间的耦合作用形成XY形式,通过调节腔场的频率依次与不同的比特一个接一个地共振作用,并控制合适的作用时间,将会便捷地实现纠缠态制备.基于该系统可控制强、相干性好、易扩展等优点,本方案在实验上具有一定的可行性和指导意义.     

量子噪声信道下多跳网络路由协议研究

在量子通信过程中,通信质量主要受到量子噪声、通信节点数、纠缠粒子数等因素影响,为得到更适合实际应用的通信路由,对相位阻尼信道进行研究。在以最小等效阻尼系数为度量的最佳中继路由算法基础上进行改进,给出一种综合性路由度量的最佳路由选择方案。该方案充分考虑了对通信路由影响较大的几个因子,并采用路径先验方案以避免路径失效后网络进行通信请求。理论分析与仿真对比结果表明,该路由协议使路径节点中的最小纠缠粒子对数得到明显提高,从而提高了网络稳定性。     

基于GHZ态的三方量子安全直接通信

利用Greenberger-Horne-Zeilinger态的纠缠特性,提出一个三方量子安全直接通信方案,参与者通过对Greenberger-Horne-Zeilinger态进行单粒子幺正操作,编码其一比特经典消息,最后每个参与者都可根据自身的秘密消息获得另外两个参与者发送的秘密消息。此外,对协议在理想情况下的安全性进行简要的分析,表明该协议是安全的。     

量子光学和量子信息科学的一次革命性技术腾飞——纠缠态光场及连续变量量子通信研究

十九世纪形成的经典电动力学理论,导致了二十世纪电子学与电子产业的飞速发展,随着科技水平的不断发展与进步,量子力学已间接应用于众多高科技领域,然而,迄今为止量子光学和量子信息科学尚未作为一种“资源”被直接利用。2007年2月27日,在人民大会堂召开的科学技术奖励大会上,由山西大学完成的“纠缠态光场及连续变量量子通信研究”项目,获得2006年度国家自然科学奖二等奖,此项目研究连续变量量子纠缠资源在量子通信和量子测量中的应用。国际学术界预测,量子物理可能提供的信息容量,信息保密度,测量精确度及运算速度等,均是经典物理不可比拟的,因此量子信息科学必然会成为未来高科技发展新的物理基础,从而引发一次革命性的技术腾飞。     

两体高维量子系统的Negativity

量子纠缠及其度量在量子通讯中起着至关重要的作用．文章采用一种量子纠缠的计算方法--Negativity，推导得到了二参量两体高维量子系统Negativity的一般解析表达式．此方法的优点是计算方便，物理意义明确．     

基于反馈的两比特相干和纠缠控制

基于量子跃迁反馈技术和数值模拟的方法,详细讨论了不同量子跃迁反馈方案对处于不同初始态(一般的纯的直积态和混合纠缠态)的两量子比特系统(一个比特有消相干而另一个没有)的相干性和纠缠动力学的影响;对应于不同初始态的量子系统给出了抑制消相干和消纠缠的反馈方案。本文所提出的基于反馈的量子相干和量子纠缠控制方案对于抑制两比特量子系统的消相干和消纠缠具有重要的理论参考价值和实际意义。     

实现纠缠交换的基本方案

阐述了量子隐形传态及量子纠缠交换的基本理论,通过单光子的量子纠缠交换、连续变量纠缠交换实证说明纠缠交换的机制,纠缠交换可使得从未直接发生相互作用的量子系统产生纠缠,利用纠缠交换可达到实现信息传递的目的,纠缠交换是目前信息学中实现信息交换非常重要的途径之一。     

量子信息中的纯态和混合态

量子纯态和混合态是量子信息中最重要的两种量子状态。本文从纯态和混合态的定义、纯态和混合态密度算符的区别、量子纠缠态与量子纯态和混合态以及纯态演化为混合态导致消相干等四个方面进行剖析，研究纯态和混合态之间的区别和联系。     

几个确定型量子信道的构造（英文）

通过概率信道的隐形传态通常依赖于高维的幺正操作,而在物理实验中实现高维的幺正操作是非常困难的.为了了解怎样通过几个常见概率信道去构造确定性的量子信道.在方案中,发送者或接收者需要引入一个或多个辅助粒子到概率信道中使之融入并纠缠于原有量子,然后对辅助粒子进行投影测量或半正定算子值测量,就能以一定概率建立起发送者及其客户之间的确定性量子信道.在量子通信网络中,通常有多个不同的代理商作为发送者与接收者之间的中继节点,因此,给出了构造发送者和中继代理援助的接收者之间的确定性信道的几个方案。     

概率量子隐形传态的腔QED实现

本文提出了一个实验上可行的单原子未知态的概率量子隐形传送。在这个方案中,原子1开始处于一个任意的量子态,原子2和3处于一个部分纠缠纯态。发送者Alice对原子1和2进行Bell基测量后并通过经典通道把测量结果告诉接收者Bob,Bob再把原子3和一个辅助原子A同时注入一个单模真空腔场。只要控制原子与腔场的相互作用时间,就能够使原子3最大概率地重现原子1最初的未知态,即量子隐形传态的成功几率等于作为量子通道的部分纠缠态的较小叠加系数的模的平方的两倍。另外,由于原子是与大失谐的真空腔场相互作用,所以此方案不受腔衰减的影响。     

基于半导体量子点的量子计算的物理实现

利用半导体量子点导带中电子的自旋作为量子信息的载体,设计了量子计算的方案,该方案不需要利用量子位之间的相互作用,所有的操作只是单量子位的操作。     

基于隐形传态的量子无线通信EAP身份认证方案

基于隐形传态的量子无线通信,提出有关于ESS通信网络结构概念,利用量子隐形传态与经典通信认证方案相结合实现了无线局域网EAP身份认证,此方案着眼于解决无线局域网身份认证并且延伸至整个量子通信网络之中。在无线局域网中,客户端、认证系统和认证服务器在获得SK和EPR对的基础上,通过量子隐形传态传输,认证服务器对接收的量子态进行幺正变换后把变换得出的信息与发送前备份信息进行比对计算,从而判断认证是否成功。     

基于单粒子的量子投票方案

提出了一个量子投票方案。投票者利用局域幺正操作进行投票,计票员可根据测量的结果计算出投票的结果。通过对方案的正确性和秘密性进行分析,表明该方案是安全的。而且,与采用N维量子纠缠态的量子投票方案相比,该方案只涉及二维量子态,测量较为简单,这在现有的技术条件下是更易于实现的。     

量子通信技术

介绍以光学系统来实现量子密码通信的原理和实验。以双狭缝量子干涉实验为例说明光子的波粒二象性，量子纠缠现象。简要介绍纠缠光子对和Bell不等式，重点介绍BB84和B92两种协议的编码原理和密钥分配过程，扼要介绍量子传态。分析了量子密码的实验发展现状。应用前景。