利用Bell态实现量子隐形传态

量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。文章从信息论的角度描述了量子比特、量子纠缠态，如何利用量子线路实现Bell态，提出了一种利用Bell态实现隐形传态的简单结构的量子线路，证明该量子线路是可行的，为进一步研究量子密码通信奠定了基础。     

基于量子特性的身份认证

利用量子特性实现量子保密通信是目前量子信息学界和密码学界关注的热点问题之一,文章根据利用量子特性提出了一个量子身份认证方案,实现了通信中通信双方的身份认证.该方案实施申采用了动态工作方式,易于实现,具有可证明安全性.     

利用∧型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送两比特的未知原子态

实现量子态的隐形传送,尤其是多比特量子态的隐形传送在量子信息领域中有非常重要的作用。提出了一种隐形传送两比特未知原子态方案。在此方案中,用一个三粒子纠缠态作为量子信道,传送两比特未知原子态。     

利用Λ型三能级原子与相干态光场Raman相互作用传送两比特的未知原子态

实现量子态的隐形传送，尤其是多比特量子态的隐形传送在量子信息领域中有非常重要的作用。提出了一种隐形传送两比特未知原子态方案。在此方案中，用一个三粒子纠缠态作为量子信道，传送两比特未知原子态。     

多用户网络环境下量子密码术

在传统的点到点之间进行量子密钥分发协议的基础上,利用量子存储技术和EPR粒子纠缠态互换的方法,提出了在多用户、多控制中心、远距离的网络环境下进行量子密钥传送的方案。与传统的点与点之间的量子密钥传送协议类似,其安全性也是建立在量子力学原理上,任何窃听者的存在必将使生成密钥的误码率上升而被合法通信用户发现。     

一种新的量子纠缠无线中继模型及RQCP协议研究

无线量子通信是未来量子通信系统的重要组成部分,而量子纠缠中继则是无线量子通信的关键技术之一.然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现正面临很大的困难,为此,本文提出了基于移动终端和移动基站的两种量子纠缠中继方案,建立了量子无线通信网络的分层结构,给出了量子纠缠态无线传输的路由协议(RQCP).分析结果表明,即使在量子通信终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,本模型同样可以完成量子态的无线传输,并且其传输时延与链路的无线跳数无关.因此,从传输时延的观点来看,该中继方案和协议是最优的.     

基于单粒子的量子公钥加密协议

提出一种基于单粒子的量子公钥加密协议。利用随机序列的映射关系对私钥实施量子操作,生成用于消息加密的量子公钥。根据量子不可克隆和密文不可分辨定理,引入新的量子源作为通信传输的载体,设计了易操作的加密编码和解密规则;采用分块的方法,优化了窃听检测方法,降低了对发送方存储能力的要求;结合一次一密的加密方案,保证了在量子通信信道中传送密钥和消息的安全性。基于纠缠态的量子加密算法和基于单粒子的量子公钥加密方案相比较,所提出的协议易于实现,具有良好的使用价值。分析表明,本协议是安全的。     

量子通信原理及进展概述

近年来,量子通信作为量子信息处理研究的一个主要方向,受到了越来越多的关注。量子通信是通过将比特信息编码在单光子等物理体系上进行通信的通信过程,理论证明任何窃听行为都会对量子通信的结果造成影响,从而保证了量子通信的绝对安全性。主要介绍了基本的量子密钥分配和量子安全直接通信方案的原理和几个具有代表性的方案,并介绍了量子通信实验研究的历史和现状。     

量子光学与量子信息领域中的通信技术

量子光学的量子特性在信息领域有着独特的功能,利用其压缩态、纠缠态、偏振等性质在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景,特别是在量子密码和量子计算方面有突破性进展。     

基于四粒子Ω纠缠态实现双向隐形传态

提出了一种利用四粒子Ω纠缠态作为量子信道,实现单量子比特、双量子比特以及受限三量子比特的双向隐形传态方案。当纠缠的粒子个数大于3时,会呈现出与一般两粒子纠缠时不同的特殊性质。这种由多个粒子纠缠在一起的纠缠态,被称为团簇态。选用四粒子Ω纠缠态作为量子信道。距离很远的通信双方事先共享制备好的两对四粒子Ω纠缠态。通信开始时,通信双方把各自待传的粒子放到量子信道上,形成系统的初态。通信开始后,只要通信双方选择合适的正交完备基分别对自己拥有的部分粒子做量子投影测量,把测量结果通过经典信道传送给对方,双方根据对方的测量结果,选择相应的幺正变换可以得到对方待传的未知的量子态。     

空间量子通信技术

利用卫星来分发单光子（或纠缠光子对）的方法为远程量子通信网络提供了一种独特的解决方案。这将克服现有的光纤和陆上自由空间链路所带来的距离限制，实现真正意义上的全球量子通信。本文对这种设想进行了分析，证明这种设想有很高可行性。     

Hadamard编码调制关联成像的阈值处理研究

关联成像是一种通过单像素探测器以成像时间换取空间分辨率的新颖成像方案,然而,其存在重建质量低、数据采集时间长的问题。Hadamard编码调制计算关联成像能够实现高效率的成像,显著提高了关联成像方案的适用性,但是其独特的图像噪声集中现象是影响其实用化亟待解决的难题。通过分析Hadamard矩阵作为测量矩阵计算关联成像重建结果的噪声特点,基于图像分割理论,提出了一种利用阈值处理和形态学图像增强的Hadamard编码调制关联成像噪声压制方案,并通过实验验证了该方案的可行性,获得接近8 dB的光学图像增强。该方案对二值图像和灰度图像都有比较好的效果,其工作促进了关联成像技术的实用化。     

正交散斑鬼成像

鬼成像是一种非定域成像方法。相比传统成像,其抗环境干扰能力更强,但存在着所需的测量次数过多和成像质量不高的问题。提出了一种基于正交散斑的关联成像方案,通过使用离散余弦散斑照射物体和重建算法获得物体图像。研究结果表明该方案可以有效提高成像质量,减少测量次数。该方案本质上是根据物体的先验信息选取照射的物体散斑,是一种对散斑的优化方法,具有操作简便、效果显著的优势,可促进未来关联成像的实用化发展。      

Random Projections Imaging With Extended Space-Bandwidth Product

We propose a novel approach to imaging that is not based on traditional optical imaging architecture. With the new approach, the image is reconstructed and visualized from random projections of the input object. The random projections are implemented within a single exposure by using a random phase mask which can be placed on a lens. For objects that have sparse representation in some known domain (e.g., Fourier or wavelet), the novel imaging systems have larger effective space - bandwidth product than conventional imaging systems. This implies, for example, that more object pixels may be reconstructed and visualized than the number of pixels of the image sensor. We present simulation results on the utility of the new approach. The proposed approach can have broad applications in efficient imaging capture, visualization, and display given ever increasing demands for larger and higher resolution images, faster image communications, and multidimensional image communications such as 3-D TV and display.     

基于散斑相关的宽视场成像技术研究进展（特邀）

散射成像技术因具备透过生物组织等散射介质后清晰成像的能力而受到广泛关注。近年来,基于散斑自相关的成像方法以其非接触、无需先验信息且能够单帧成像的特点得到迅速发展。然而,散斑自相关成像受光学记忆效应的限制。当多个目标之间的距离在记忆效应范围之外时,基于散斑自相关的成像方法会导致目标自相关信息在相关域发生混叠,导致成像严重退化。文中在光学记忆效应及散斑自相关成像基本原理的基础上,首先介绍了基于散斑自相关和与散斑相关成像有关的其他散射成像技术。接着介绍了拓展光学记忆效应的主要技术及相关应用。最后总结了基于散斑相关的宽视场成像技术目前存在的问题,并对未来的发展应用进行了展望。     

基于深度学习的多分辨显微关联成像系统设计

显微成像技术作为研究细胞和生物组织的主要工具,对生物医学的发展起到了极大的推动作用。生物样本的复杂化和生物医学领域对时间和空间分辨率的多样化需求决定了单一功能生物成像系统应用的局限性。为满足生物医学领域的多样化需求,解决成像质量与成像时间之间的矛盾,设计了一种基于深度学习的多分辨显微关联成像系统。该系统通过对显微镜进行硬件设计改造和软件处理,将深度学习与关联成像技术有效结合,当采样率仅为60%时,成像系统能够较好地恢复图像细节,大幅降低欠采样带来的噪声,同时显著提升系统成像的时间分辨率。另外,为了满足所设计的小型多分辨显微关联成像系统的实际需求,采用基于重参数化思想的超高效轻量超分网络,在资源受限的设备下实现实时高质量成像。所提出的成像系统可以在保证成像质量的同时显著缩短成像时间和减少内存占用。不同类型生物样本和分辨率板的测试结果进一步表明了系统的鲁棒性和抗噪性能,研究结果对生物医学领域具有重要意义。     

基于太赫兹气体激光器的连续波成像系统性能分析

实现了基于光泵浦远红外气体激光器和高莱管探测器的连续波太赫兹成像.从太赫兹光学器件的选择和配置角度讨论了成像系统的设计和搭建流程.详细测试了系统在信噪比、空间分辨率、探测器响应和成像速度方面的性能指标.利用该系统采集了一系列样品的太赫兹透射图像,实验结果验证了系统的成像效果,揭示出太赫兹成像技术在安全检查和质量控制方面...     

512×512 MOS电阻阵列驱动控制方法研究

MOS电阻阵列是构成红外成像目标仿真系统的关键核心设备,其投射出的红外图像的质量将直接影响红外成像制导半实物仿真试验的逼真度和可信度。针对新一代国产512×512元MOS电阻阵列工作方式的改变、像元规模与图像数据传输量的倍增对驱动控制系统提出的更高要求,研究了与其配套的驱动控制方案。研究基于光纤数据传输、PCI-E高速总线、FPGA解决了高数据吞吐率、高精度时序信号生成问题,并设计了一种多路模拟信号高速建立的方法。经仿真验证表明,该驱动方案可满足512×512 MOS电阻阵列快照模式下图像刷新率达到200 Hz,单个像元灰度等级为16 bit,为电阻阵列的实际工程应用提供了参考。     

Improving RCPC Codes in Rate-Adaptive Optical Wireless Communications Systems

In this paper, we analyse the performance of rate-compatible punctured convolutional (RCPC) codes for wireless optical communications systems. For these environments, a novel hybrid RCPC coding scheme with a modified puncturing matrix is proposed based on the insertion of variable silence periods. This transmission technique achieves better bit-error rate results than conventional RCPC and convolutional coding schemes, in agreement to the obtained increase in the peak-to-average optical power ratio.     

像束相关性误差对波分复用光纤传像系统成像效果的影响

在波分复用光纤传像系统中,像束光纤的相关性错位误差将直接影响整个光纤传像系统的综合成像效果。本文重点分析了色散方向与光纤相关错位方向的关系对成像质量影响的规律,以及应采取的措施。