通信保密技术的革命——量子保密通信技术综述

量子保密通信技术由于其具有严格意义上的安全性,得到各国政府及相关研究机构的广泛关注,并在近年来取得突破性进展。简述了量子力学基本原理、量子密钥分发的经典理论方案及具体实现技术;总结了国内外量子密钥分发技术发展的现状和水平;分析了量子保密通信存在的问题并展望了未来的发展趋势。     

纠缠原子对Tavis-Cummings模型中三体纠缠态纠缠量的影响

研究了一对纠缠的全同二能级原子在初始纠缠度不同时，与单模真空场相互作用的三体量子纠缠。结果表明：初始时刻两原子间纠缠度越大，体系的三体纠缠量震荡越激烈，达到最大纠缠量次数越多；并且随原子间耦合量大于原子与场的耦合量，三体纠缠量将会减小。     

量子计算优势对信息安全的影响

经过40多年的发展，量子计算已处在一个从实验室到实际场景的应用阶段，意味着量子技术时代即将来临。量子计算的巨大优势就是其指数级增长的算力，它将为信息技术带来革命性的变化，但也为现有信息安全体系带来挑战。     

纠缠交换的量子回路实现

自从量子纠缠态及隐性传态理论提出以来,量子纠缠技术和隐性传态技术得到了迅速发展.量子隐性传态在技术上保证了量子通信的绝对安全,量子隐性传态是基于量子纠缠交换提出的.文章阐述了量子隐形传态及量子纠缠交换的基本理论,给出了一种基于Bell态实现量子纠缠交换的量子回路,该回路结构简单,易于实现.     

量子纠缠技术与量子通信

本文首先简要描述量子纠缠技术,其次论述量子通信原理.最后提及量子通信发展的最新情况。     

量子照射雷达技术的基本原理与研究进展

通过将传统雷达探测技术与现代量子信息处理技术有机结合,量子雷达在弱反射率目标探测上能够提供经典探测手段无法比拟的优势.作为非常具有潜力的量子雷达类型之一,量子照射雷达以纠缠光子为探测手段,依靠对量子关联特性的测量能够完成目标有无的判断.首先对量子雷达的概念和分类进行了简单介绍;然后对双光子纠缠态量子照射雷达和高斯态量子照射雷达的工作机理与关键技术进行了分析与讨论,并将两种方式的量子照射雷达与经典探测手段进行了性能对比,结果显示量子照射雷达在信噪比、准确性、抗噪性以及隐身性等方面都具有明显的优势;最后指出了量子照射雷达目前存在的问题和未来发展的方向.     

量子因特

近年来研究人员已经把量子力学的原理与计算机相结合,提出了量子计算机概念和量子因特理论。本文编译指出了量子因特的重要基本组成部分之一是量子远程传输;介绍了几个利用光子对、光子束以及原子对等在实验室内和在远距离之间通过量子纠缠传送信息的实验;通过这些实验解释了量子信息远程传输的原理。     

量子通信技术发展及应用

通过对量子通信的基本概念、原理技术的学习,以及对量子通信技术发展现状的了解,促进通信维护人员更快地适应时代发展的需要。     

基于隐形传态的跨中心量子身份认证方案

基于量子光学中的隐形传态原理和量子纠缠交换技术,提出一个网络中跨中心的量子身份认证方案。在分布式网络系统中,通过客户端和服务端之间,以及服务端相互之间的量子信道共享EPR纠缠对进行信息传输,同时在经典信道上也进行必须的交互协商,实现了无条件安全的量子身份认证。其无条件安全性得到了量子力学原理的保证,与EPR密钥分发协议的安全性相同。与已有的量子身份认证方案相比,该方案克服了点对点的量子身份认证方案的缺点,具有可跨中心认证的优点,扩大了认证的范围,具有更好的灵活性和实用性。     

四比特超纠缠态的鲁棒性研究

利用参量下转换和复合分束器相干叠加的方法制备了四比特超纠缠Greenberger-HorneZeilinger(GHZ)态,测量了纠缠体系的对比度和保真度。通过理论分析Ardehali不等式,得到了四比特纠缠体系的实验可测Ardehali算符。进而利用Ardehali算符在比特反转噪声环境中的期望值和噪声强度的关系,实验研究了四比特超纠缠体系的鲁棒性。结果表明,Ardehali不等式相对于定域实在论结果的违背随噪声强度的增加而下降。     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

一个改进的量子隐形传态回路

量子隐形传态是一种典型的量子通信方式,它用经典辅助的方法来传送量子态,并引入了量子纠缠的特性.实现隐形传态的量子回路形式有很多,为了更有效地传递量子态,本文在Brassard回路的基础上提出一个改进的量子回路,它具有更简洁的结构,并能实现量子隐形传态.     

量子密码学的应用研究

文中首先对量子密码学作了简单的介绍,给出了量子密钥所涉及的几个主要量子效应,接着较为详细地阐述了国内外量子密码学发展的历史,给出了量子密码学研究的几个课题：量子密钥分配、量子签名、量子身份认证、量子加密算法、量子秘密共享等,并分别加以简单的说明并详细地分析了阻碍量子密码实用化的几个因素。最后对量子密码学的发展做了展望。     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

量子神经动力学分析

量子计算与神经计算的结合是当前人工神经网络理论发展的一个前沿课题,由此而产生的量子神经计算范式具有很高的理论价值,我们在量子理论基本原理的基础上讨论了把量子理论引入神经计算领域的可能性和可行性,并详细分析量子神经的动力学行为,为以后建立量子神经网络和研究量子神经网络的学习算法打下了坚实的理论基础.最后简单讨论了一些与量子神经计算有关的其它问题.     

单光子波包与腔-量子点相互作用的动力学研究

对单光子波包与腔-量子点模型相互作用的动力学过程进行了数学推导,并通过数值模拟实现了静态量子比特与飞行光子比特之间的相互转换。结果表明：由腔-量子点系统输出到光纤的光子是一个平滑的波包;通过改变激光脉冲作用时间等系统参数,可实现量子点中的原子和光子的纠缠,在此基础上,即可实现不同量子点中原子的纠缠。研究结果对解决利用腔-量子点系统来构造量子计算机的接口、制备纠缠态以及实现受控量子门等热点问题具有积极意义。     

量子骰子

量子博弈是量子信息的一个重要分支.以Meyer所研究的单硬币博弈游戏为基础,主要讨论了具有六个态的骰子游戏.对于经典的二人骰子游戏而言,游戏者双方P和Q获胜的几率相同,都是1/2.而在量子骰子游戏中,用骰子的态密度矩阵来表示该态,若其中一个游戏者Q用量子策略来代替经典游戏中随机的翻转过程,而另一个游戏者P仍然采用经典策略,则Q完全可以控制游戏的胜负.从而对于量子骰子游戏而言,可以得出:量子策略比经典策略更具优越性.     

QPlayer: Lightweight,scalable, and fast quantum simulator

With the rapid evolution of quantum computing, digital quantum simulations are essential for quantum algorithm verification, quantum error analysis, and new quantum applications. However, the exponential increase in memory overhead and operation time is challenging issues that have not been solved for years. We propose a novel approach that provides more qubits and faster quantum operations with smaller memory than before. Our method selectively tracks realized quantum states using a reduced quantum state representation scheme instead of loading the entire quantum states into memory. This method dramatically reduces memory space ensuring fast quantum computations without compromising the global quantum states. Furthermore, our empirical evaluation reveals that our proposed idea outperforms traditional methods for various algorithms. We verified that the Grover algorithm supports up to 55 qubits and the surface code algorithm supports up to 85 qubits in 512 GB memory on a single computational node, which is against the previous studies that support only between 35 qubits and 49 qubits.     

量子雷达研究进展

量子雷达是一种利用量子资源提升探测性能的新体制雷达,它能够突破传统雷达的性能极限,具有广阔的应用前景。文中从量子雷达的概念内涵出发,阐述了量子雷达的系统架构,并介绍了在量子雷达体制研究、量子态调制技术、量子态传输与散射特性、量子检测技术等方面已开展的工作,最后提出了量子雷达进一步研究亟需解决的关键问题。     

量子通信及其应用前景

量子通信是近几年发展起来的新兴学科,具有巨大的潜在应用价值和重大的科学意义。介绍了量子通信的主要组成部分;分析了量子通信的保密、大容量、远距离传输等特点;对量子通信的应用前景进行了一定的探讨。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用,而且会极大地促进国民经济的发展。