一种量子局域网方案及其性能分析

提出了一种基于纠缠交换和经典交换的量子局域网方案．采用载波侦听多址／碰撞检测协议实现多址，由经典交换机传送建立和释放信道等控制消息．通过纠缠交换建立收发端光子的纠缠，基于量子隐形传态的原理传递量子信息．对该量子局域网进行性能分析．结果表明系铣传输量子信息的吞吐率随着通信双方成功建立纠缠的概率、发端成功进行Bell态测量的概率和接收端成功检测到发送量子比特的概率增大而显著增加．     

自由空间量子通信系统研究

提出了一种用于自由空间的量子通信实验系统．该系统由两个子系统组成,分别使用衰减激光作为单光子源和纠缠光子对作为光源,可以分别研究单光子脉冲系统与纠缠光子对系统的大气传输特性,并进行了两种自由空间量子通信方式的性能对比分析．结果表明,低层大气对量子通信的影响较大,单光子脉冲系统的量子密钥传输率较高．     

量子多结构分组纠缠到达时间测量增强方法

根据量子测距原理,采用纠缠压缩态的量子脉冲代替经典的电磁脉冲可极大地提高到达时间的测量精度,但在实际的有损通道当中采用完全纠缠态量子脉冲的测量稳健性很差。相比之下,采用部分纠缠态可以有效地提高测量的稳健性,但其测量精度上会有所下降。鉴于上述的精度与稳健性之间的矛盾问题,提出了多结构分组纠缠的测量方法,并详细推导了纠缠度、量子传输效率与测量精度的之间的关系,得到了在特定量子通道传输效率条件下,纠缠分组结构、量子压缩光子数和最佳的量子纠缠度的选择方法,使得纠缠所能获得的测量精度增益达到最大。     

中科院实现多自由度超纠缠态量子存储

正中国科学院量子信息重点实验室的研究人员成功实现了两个存储单元之间的高维纠缠及多自由度的超纠缠。量子纠缠及其存储是实现量子计算和量子网络通信的关键技术之一。构建大信息量、长距离的量子网络首先要解决高维纠缠的量子存储问题。利用光子的轨道角动量(OAM)可构成一个无限维度的完备的希尔伯特空间,将光子编码在该空间可大幅增加光子的信息携带量,提高量子网络的信道容量。此外,利用光子的高维编码态可实现量子全息隐形传态、量子镜像密集编码、全息量子计算等量子信息     

一种基于量子保密通信及信息隐藏协议方案

为保证网络信息安全,提出了一种具有高安全性基于量子保密通信及信息隐藏协议方案.方案整体上采用与传统经典载体信息隐藏相类比的方法,根据量子态利用量子力学性质设计秘密信息编码方案隐藏秘密信息;利用2个n(n为大于2的整数)粒子纠缠态之间的纠缠交换、一个m粒子纠缠态与一个n(m、n为大于1的整数且m≠n)粒子纠缠态之间的纠缠交换设计秘密信息编码方案,将隐秘信道建立在量子保密通信协议中形成最终的量子信息隐藏协议.并且有望提高目前量子信息隐藏协议的隐藏容量和安全性.     

一种利用量子隐形传态的经典信息隐蔽传输协议

提出了一种利用量子隐性传态的经典信息传输协议,通过2bit经典信息和1对纠缠光子可隐蔽传输1bit经典信息．论文给出了协议的实现方案框图,并分析了该方案信息传输协议的性能．     

标记光源的量子密钥分配方案

研究了基于实际系统的量子密钥分配协议.在使用纠缠的基础之上,提出了一种使用光子数可分辨探测器的标记单光子光源的量子密钥分配方案.分析和计算结果表明,该方案不仅可以增加安全通讯的距离,而且可以有效降低对实验技术的要求.     

我国科学家首次实现十光子纠缠

正中国科学技术大学的科学家制备出了综合性能最优的纠缠光子源,在世界上首次成功实现了十光子纠缠,打破了之前由该校保持了多年的八光子纪录,再次刷新了多光子纠缠态制备的世界纪录。多粒子纠缠操纵是量子信息处理基本能力的核心指标之一,能够操纵的纠缠光子数目的增加,往往伴随着量子信息处理能力的指数级增强,也伴随着实验实现难度的不断增大。中科大长期保持着多光子纠缠态的世界纪录,并系统性地应用于量子通     

中科大成功实现不同频率独立光子间的量子纠缠

中国科学技术大学的研究人员在国际上首次实现了不同频率独立光子间的量子纠缠。研究人员采用时间分辨测量与主动相位反馈相结合的方法实现了不同频率光子问的量子纠缠，并利用窄带量子光源平台对该方法进行了实验演示。     

利用量子纠缠转移实现量子安全直接通讯

量子纠缠具有纠缠转移和非局域性的特点,有利于提高信息传送的安全性.本文报道了利用量子纠缠转移,实现直接通讯的方案. 由于信息传递不伴随粒子的传输,比ping-pong 模型的通讯方案有较高的安全性.     

自旋链在量子信息中的应用

介绍了自旋链在量子信息过程中的应用,包括在量子密码和隐形传输中以及量子计算中的应用,自旋链可以充当量子通道用来传输量子态,自旋链也可以用来实现量子通用门。     

量子比特的门操作与共形映照

一个双态量子体系即量子比特。在忽略一个位相因子的情况下,可以将量子比特表示在Riemann复球面上,即量子比特的Bloch球表示。采用球极射影,可以将量子比特的Bloch球表示等同于扩充复平面的复数表示。考虑一位量子比特的门操作,将幺正变换与复平面上一类特殊的共形映照相联系。研究表明,量子比特的门操作与共形映照有着密切的关系。     

在超导系统中实现磁比特的1→n控制相位门

提出一种简单的方案在超导系统中来实现磁比特的1→n控制相位门,此相位门的特点是可实现一个比特同时对多个比特的相位控制.选取的超导系统是由n+1个磁比特和一个可等效为量子谐振腔的LC电路组成,每一个磁比特都可以通过外加的磁Φx和一个随时间变化的磁Φf(t)来调节.通过对外磁场的简单调节,即可实现磁比特的1→n控制相位门.并且所实现的控制相位门的操作时间与比特数目无关,因而可以在较短的时间内实现任意比特的控制相位操作,同时此方法在实验上也是可行的.     

利用GHZ态实现可控的量子秘密共享

提出了一种利用Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态实现秘密重建时机可控的量子秘密共享方案. 该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性和Hadamard门的特殊性质,通过让Bob和Charlie共享GHZ态共享联合密钥,并使用Hadamard门保证了协议的可控和安全. 方案中,平均消耗1个GHZ态可以共享3 bit经典信息. 由于所有量子态的传输都是单向的,且除去用于检测窃听的粒子外其他均用于有效传输密钥,所以量子比特效率理论上接近100%.     

可证明安全高效的仲裁量子签名方案

针对以往一些仲裁量子签名(AQS)方案无法抵抗接收者的已知明文攻击的缺点,提出了一种高效抗伪造的AQS方案. 在新方案中,签名者将每个EPR(Einstein-Padolsky-Rosen)粒子对中的2个粒子分别发送给签名者和接收者. 签名者将该粒子与签名消息纠缠后对其测量,接收者根据收到的粒子串和测量结果恢复消息,并对2个粒子串进行比较判断,以此来保证量子签名的完整性. 在签名时,签名者将量子信息通过变量加密后发送给接收者,以保证签名者和接收者都不能对签名进行抵赖. 同时,新方案将一种特殊的量子门操作和量子一次一密结合起来以此保证接收者无法进行已知明文攻击.     

新一代的计算机

本文简要地介绍了超导计算机,光计算机和量子计算机的原理和优点。并介绍了量子计算机的一些基本概念：量子叠加,量子纠缠,量子位和量子逻辑门。     

量子通信网络中高斯信道的研究

从量子Fokker-Plank方程出发,在量子通信网络中构造出一种可行的量子高斯信道。变换Fokker-Plank方程的解并代入互信息公式经过一系列的复杂运算,得到相干态表象中的量子动力学互信息方程,在此基础上,提出具有可行性的量子态并行传播方案。该方案将光子加密态的系数看成信号,将传递在量子高斯信道中的信息进行编码后输入,然后通过提取和解码光子加密态的系数得到输出端信息。利用携带量子信息的谐振子编码态在量子高斯信道中进行传递,与经典高斯信道相比具有量子并行性的优点。     

无相互作用的量子克隆机

通过量子Zeno效应的无相互作用测量,提出了1→2经济型相位协变克隆机和1→3无辅助粒子的相位协变克隆机的实现方案.文中构建的量子克隆机与以往的方法相比结构简单,并有很高的成功几率,而且即使在外部有很强的环境干扰的情况下,仍然可以获得与克隆机最优值非常接近的保真度.     

基于可信中继的广域量子密钥网络模型研究

针对目前对于广域量子密钥网络的认识不足、理论研究还不成熟的问题,以目前实际可行的由可信中继节点构成的量子密钥网络为对象,分别从系统结构、内部密钥关系、工作机制3个方面建立了广域量子密钥网络结构模型、密钥信息模型、行为模型,对广域量子密钥网络进行了详细研究。首先,从系统论角度出发,在现有量子密钥网络结构研究的基础上,根据密钥中继基本原理将量子密钥网络划分为5层,阐述了各层的详细组成及其之间的关系;其次,从信息论角度出发,将量子密钥网络抽象为由节点间密钥共享关系构成的密钥信息图,并且形式化定义了其中的节点、边等组成元素,进而,通过图论基本原理进一步描述了量子密钥网络5层结构模型的内部密钥信息关系;最后,从控制论角度出发,通过将量子密钥网络的密钥分发过程分解为基本的密钥关系建立、共享密钥生成两个基本操作,以密钥信息图逐层演进的方式详细展示了广域量子密钥网络的基本运行原理。通过分析表示,本文提出的量子密钥网络模型实现了量子密钥分发的分层并行流水密钥分发,能够保证密钥分发的安全性,为广域量子密钥网络的后续相关理论与技术研究奠定了基础。     

量子遗传算法在目标分配上的应用

量子遗传算法是量子计算和遗传算法相结合的产物,量子遗传算法将量子比特和量子门表示引入到遗传算法中,具有比遗传算法更好的搜索效率和收敛性.目标分配问题是一种典型的NP难问题,传统的方法在求解此问题时很容易陷入局部最优.本文利用量子遗传算有效地解决了目标分配最优化的问题,数值模拟表明量子遗传算法在该类问题中具有效性和可行性.