基于一个量子比特的近似删除机

构造了一个可以近似删除单个量子位的量子删除机,其删除保真度不依赖于量子输入态,并且这个保真度得到了一定的提高。     

动态分等级量子比特共享协议

量子秘密共享是量子密码研究的一个重要分支,针对多方共享量子比特情况进行研究,提出一个新的动态量子比特共享协议。此协议中,参与共享的成员是分等级的,量子信息的管理者在无需建立新的量子信道的情况下可对秘密重构系统中的参与者进行裁员。裁员后,管理者通过量子操作可以对量子信息进行更新,而剩余的有效参与者无需对自己手中的粒子执行额外操作就可完成新信息重构。此外,还讨论了协议的正确性、安全性及共享成员的等级性。     

单量子比特系统状态的在线估计

针对具有退相干效应与测量反馈随机噪声的随机开放量子系统, 采用对状态影响较弱的连续弱测量在线获取一系列状态的部分信息, 实现量子状态的在线估计.由泡利矩阵构造初始测量算符, 并推导出在线的随时间变化的测量算符; 基于压缩传感理论来减少测量次数; 采用最小二乘优化算法对自由演化中的量子密度矩阵状态进行重构, 完整地给出了量子态在线估计的过程.所提出的在线量子态估计方案, 在一个量子位系统上进行了系统仿真实验.数值仿真实验结果表明, 在满足压缩传感理论的条件下, 仅需2次连续弱测量所得到的测量值之后, 就可以高精度地实现在线变化的单比特量子密度矩阵估计.     

基于比特承诺的计算安全量子密码协议

比特承诺是重要的密码学元素,在复杂密码协议设计(如：零知识证明)中扮演着重要角色.Mayers,Lo和Chau分别独立证明了所有无条件安全的量子比特承诺方案都是不安全的,即著名的Mayers-Lo-Chau不可行定理.但这并不排除存在计算安全的量子比特承诺.2000年,Dumais等人给出了一个基于计算假设的量子单向置换可以用于构造计算安全的比特承诺方案.利用纠错码的方法,把量子比特承诺扩展成量子多比特承诺方案,并证明了所给方案的隐蔽性质和约束性质.以比特承诺方案为基础,给出了量子数字签名和量子加密认证方案的设计方法, 并给出了协议的安全性证明.     

基于相干控制的二能级量子系统退相干抑制

对于二能级开放量子系统,研究了利用相干控制抑制退相干效应的问题.首先讨论了二能级开放量子系统在相干控制下的建模问题,将退相干抑制归结为与环境噪声解耦的控制问题.然后,引入开环控制抑制退相干,并证明该控制可使系统状态中的部分分量与环境噪声渐近解耦.最后引入反馈控制,使得系统状态的相应分量可以与环境精确解耦,同时能够避免测量引入的量子噪声的影响.     

基于比特置乱的量子混沌图像加密算法

针对当前主流混沌置乱加密算法防御性不强的问题,提出一种新的量子混沌图像加密算法,采用量子Logistic混沌序列与比特置乱后的图像进行加密运算。对明文各像素比特位进行全局置乱,再对中间密文进行加密运算,得到加密图像。通过引入量子混沌系统,解决了Logistic混沌系统随机性差、控制参数少的问题。实验结果表明,该算法摒弃了传统加密算法常用的异或运算,在统计特性和抗攻击性等方面比常规算法性能更好。     

基于量子比特绕轴旋转的彩色图像加密方法

提出一种基于量子计算的彩色图像加密方法. 首先, 将彩色图像转换为量子叠加态∣Image?, 每个像素用3 个量子比特∣???, ∣???, ∣??? 描述, 分别表示红绿蓝三基色; 然后, 对所有像素的∣???, ∣???, ∣??? 在Bloch 球面上实施随机旋转, 对旋转后的∣Image? 实施量子傅里叶变换; 对所有像素的∣???, ∣???, ∣??? 实施随机旋转, 对旋转后的∣Image? 实施量子傅里叶反变换, 即可完成加密操作. 经典计算机上的仿真结果表明, 所提出的方法具有较好的安全性, 可在将来的量子计算机上执行.

     

量子遗传算法研究进展

针对量子遗传进行了研究,介绍了量子遗传算法的发展、基本理论和方法,从量子门的改进、加入新算子、量子遗传算法的并行性、混合量子遗传算法四个角度论述了量子遗传算法的改进方法,并总结了量子遗传算法的应用领域。最后提出了量子遗传算法的发展方向。     

辅助量子比特驱动型通用盲量子计算

应用量子隐形传态将Broadbent等人提出的通用盲量子计算(universal blind quantum computation)模型和辅助量子比特驱动型量子计算(ancilla-driven universal quantum computation)模型进行结合, 构造一个新的混合模型来进行计算。此外, 用计算寄存器对量子纠缠的操作来代替量子比特测量操作。因为后者仅限于两个量子比特, 所以代替后的计算优势十分明显。基于上述改进, 设计了实现辅助驱动型通用盲量子计算的协议。协议的实现, 能够使Anders等人的辅助驱动型量子计算增强计算能力, 并保证量子计算的正确性, 从而使得参与计算的任何一方都不能获得另一方的保密信息。     

基于闲置比特使用的量子傅里叶线路优化*

通过使用闲置比特取代引入辅助比特,在闲置比特真正工作之前,它们代替辅助比特工作,可以大大提高量子比特的使用效率,减少操作时间.该方法可以进一步推广到其他量子线路.     

Dephasing of Quantum Bits by a Quasi-Static Mesoscopic Environment

We examine coherent processes in a two-state quantum system that is strongly coupled to a mesoscopic spin bath and weakly coupled to other environmental degrees of freedom. Our analysis is specifically aimed at understanding the quantum dynamics of solid-state quantum bits such as electron spins in semiconductor structures and superconducting islands. The role of mesoscopic degrees of freedom with long correlation times (local degrees of freedom such as nuclear spins and charge traps) in qubit-related dephasing is discussed in terms of a quasi-static bath. A mathematical framework simultaneously describing coupling to the slow mesoscopic bath and a Markovian environment is developed and the dephasing and decoherence properties of the total system are investigated. The model is applied to several specific examples with direct relevance to current experiments. Comparisons to experiments suggests that such quasi-static degrees of freedom play an important role in current qubit implementations. Several methods of mitigating the bath-induced error are considered.Dedicated to Anton Zeilinger, whose work has inspired exploration of quantum phenomenon in many avenues of physics and beyond.     

Cathodoluminescence and electron microscopy of red quantum dots used for display applications

Cathodoluminescent imaging of the visible light emitted from quantum dots is reported. The shape and uniformity of individual particles is observed in the scanning transmission electron microscope image, and the image of the particles created from their visible light collected simultaneously is shown. Visible light images of the 13 nm sized particles are reported for clusters of particles. The emission spectrum collected from small clusters of quantum dots is also reported.     

A vertical structure photodetector based on all‐inorganic perovskite quantum dots

In this work, the vertical structure photodetector based on CsPbBr₃ quantum dots (QDs) with a structure of indium tin oxide (ITO)/zinc oxide (ZnO)/CsPbBr₃ QDs/Au is reported. In this device, CsPbBr₃ QDs film works as the light‐harvesting layer, and ZnO QDs film acts as the electron transport channel, which can extract the electron efficiently and improve the quality of CsPbBr₃ QDs film. As a result, the on/off ratio, detectivity and rise time (decay time) of CsPbBr₃/ZnO hybrid photodetector are measured to be 2.4 × 10⁶, 2.25 × 10¹¹, and 62 milliseconds (82 ms) under 0‐V bias. This work inspires the development of vertical structure photodetectors based on the all‐inorganic perovskite QDs.     

量子点荧光标记技术在生物医学领域的应用

量子点作为一种新型的纳米荧光材料在生物学领域的应用已引起国际上的普遍关注,量子点独特的荧光性能使其在这一领域的应用有着无可比拟的优越性.该文主要就量子点的荧光性能,基于量子点标记的生物荧光探针的制备及其在生物医学领域中的应用研究进展作一概述.     

High‐efficiency quantum dot light‐emitting diodes with blue cadmium‐free quantum dots

We report outstanding electroluminescence properties of high‐efficiency blue cadmium‐free quantum dot light‐emitting diodes (QD‐LED). External quantum efficiency (EQE) of 14.7% was achieved for QD‐LED emitting at 428 nm. Furthermore, we developed high‐efficiency and narrow wavelength emission zinc selenide (ZnSe) nanocrystals emitting at 445 nm and achieved QD‐LED with an EQE of 10.7%. These new QDs have great potential to be used in next‐generation QD‐LED display with wide color gamut.     

量子力学系统的输出反馈控制

研究量子系统输出反馈控制问题建模以及控制律设计问题.首先讨论了量子力学VonNeumann测量原理与连续测量模型的一致性;然后在连续测量模型的基础上总结了已有量子反馈模型的结果,归纳出量子输出反馈控制系统模型;最后针对单比特振幅退相干抑制问题,利用线性直接输出反馈控制设计反馈控制律,指出利用最优控制的方法设计线性输出反馈控制的比例系数,可以得到较好的结果.     

Ten micrometer pixel,quantum dots color conversion layer for high resolution and full color active matrix micro‐LED display

A fine patternable quantum dots (QDs) color conversion layer (CCL) for high resolution and full color active matrix (AM) micro‐LED (μ‐LED) display is demonstrated. QDs CCL could be patterned until 10 μm using photolithography process. It is found that multicoatings with red and green QDs (R‐ and G‐QDs) CCLs on LED array can provide full color AM display.     

基于光量子芯片的量子自旋链中完美态转移可编程量子模拟

近些年,量子计算物理实现技术进步很快,构建能够发挥实际用途的量子计算装置成为发展重点。采用量子模拟研究量子自旋系统的演化行为,相比于经典模拟会更加高效。一维量子自旋链中完美态转移模型在量子通信和量子计算领域具有重要的研究价值。提出一种基于双光子连续时间量子漫步的可编程完美态转移量子模拟方法,并且基于光量子芯片完成了2类特殊哈密顿量作用下XY型量子自旋链中双激发“周期-镜像”完美态转移的量子模拟实验,为模拟量子自旋系统的演化提供了一种实用且可扩展的实验方案。