两量子比特耦合到共同环境系统中纠缠演化特性的研究

通过计算线性熵研究了两量子比特耦合到共同环境系统中纠缠演化特性,讨论了量子比特与环境的相对耦合强度以及两量子比特初始纠缠度对纠缠的影响。结果表明量子比特处于好腔时,线性熵随时间演化呈振荡行为,量子比特和环境的相对耦合强度越大,线性熵稳态值越大;量子比特处于坏腔时,两量子比特与环境之间纠缠产生的阈值时间与两量子比特初始纠缠度无关。     

非马尔科夫环境下依赖于纯度的纠缠制备

考虑了两个无相互作用的量子比特系统和一个处于零温非马尔科夫库耦合的情况.研究发现,当系统初始处于两体可分离混合态时,非马尔科夫环境可以诱导两量子比特间的纠缠,其值的大小高度依赖于体系所处态的初始纯度.此外,非马尔科夫库诱导的纠缠远大于马尔科夫库诱导的纠缠,并且随着失谐量的增大,诱导纠缠的最大值会大幅度增加.研究表明,在非马尔科夫情况下,可以通过增大系统与非马尔科夫库之间的失谐量制备量子比特间的高度纠缠态,进而完成量子信息处理的任务.     

约瑟夫逊电荷量子比特纠缠的实现

为了充分理解固体量子系统中量子纠缠的实现和调控,针对一种超导约瑟逊电荷量子比特电路系统,给定初态,求解演化方程研究末态的纠缠情况。通过变频操作来开关电荷量子比特之间的耦合,选择合适的调节频率Ω和耦合能χ,可以保证无纠缠或非最大纠缠的初态都能演化为最大纠缠态。这种超导约瑟夫逊电荷量子比特电路系统可以用来充当量子纠缠通道,实现信息的隐形传输,也可以充当量子中继器。     

利用Peres判据测量混合态量子系统的纠缠

量子纠缠是量子信息和量子计算的关键资源,研究初态为混合态的电荷量子比特与单模量子化光场之间的纠缠,根据Peres的可分离态的密度矩阵部分转置正定（PPT）判据,测量系统的纠缠并观察初态的混合度λ和失谐量△对系统纠缠随时间演化的影响。     

去高斯双模压缩真空场的光子分布

研究了去高斯双模压缩真空场的光子分布,并以J-C模型计算分析了场到量子比特的纠缠传输.采用负度表征纠缠.研究表明减光子双模压缩真空场在较低压缩度下产生高纠缠度,场的光子分布随光子数减小向贝尔基趋近,传递到量子比特的纠缠相应提高;加光子双模压缩真空场的光子分布在压缩度趋于0的极限下变为贝尔基,连续变量系统演化为离散变量系统,纠缠可以完全传递到量子比特.     

电压调控的光-纳米机械量子接口

以微波光子作为飞行量子比特,以纳米机械振子作为静止量子比特,提出了一种工作于这两种量子比特之间的新型量子接口方案。通过电压调控,该量子接口能在这两种量子比特间相干地转换量子信息,并建立量子纠缠态。采用当前科技水平下可实现的各参数(浴温20mK,机械衰减率4πkHz,腔渗漏50πkHz,腔与光纤的耦合10πMHz),数值模拟了用该量子接口发射单光子的过程以及两节点间量子纠缠的建立过程,并用Matlab软件画出模拟结果图。数值模拟结果表明:在当前科技水平下,用该量子接口有可能完成保真度接近于1的各种量子网络操作。     

基于量子舒尔变换和图像的信息隐藏

如何在载体(文本、图像、音频)中巧妙地嵌入秘密信息及扩大传输信息的容量一直是研究人员面临的挑战。从量子信息的角度提出了一种新的信息隐藏思想,在不破坏载体数据的情况下构造量子纠缠态实现了秘密信息的隐藏和传输。为了提高秘密信息的传输容量,将经过Schur变换压缩的量子秘密信息编码到纠缠态的相位中进行传输。在比特传输过程中,新协议能够安全隐蔽地发送秘密量子比特信息。接收方可以通过量子傅里叶变换和已接收量子态的测量结果来提取秘密信息并得到无损的量子图像。此外,还给出了提取秘密量子态信息的具体方法,将量子比特转换为经典比特信息,有效地提升了秘密信息传输容量。该方案在不牺牲载体图像质量的前提下,保证了秘密信息传输的安全性。     

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。     

量子信息原理及其光学实现

首先概述了量子信息学中的基本概念和基本原理,包括量子纠缠、量子隐形传态、量子密集编码、量子克隆、通用量子逻辑门和量子算法;然后描述了光学系统中光子纠缠对的产生和光子量子比特的操作方法;最后介绍了光学量子信息研究的最新进展及其发展前景.     

基于部分纠缠态的高效量子安全直接通信

基于两粒子部分纠缠态提出一种高效量子安全直接通信方案。该方案利用诱骗态来检测窃听,协议安全性等价于BB84协议的安全性。通信双方分别通过受控非操作和局域幺正变换编码秘密消息,利用von Neumann测量,结合经典通信实现秘密消息的高效直接传递。与现有协议不同,通信双方通过不同的操作编码和传输秘密消息,共享两个不对称的量子信道,同时在恢复秘密消息时通信双方各自持有攻击者不能掌握的关键量子比特,使得协议在理想和噪声信道中均安全。所有纠缠比特都用于传输秘密消息,协议的量子比特效率较高。     

Quantum Entropy of a Cooper-Pair Box in a Single-Mode Cavity Field

A Cooper-pair box biased by a classical voltage and also irradiated by a squeezed state field is considered in order to find new ways to quantum communication and calculation. The quantum dynamics of the Cooper-pair box and the entanglement which is the core theoretics of quantum communication and calculation is investigated in this system, which is related to the squeezing parameter of the squeezed state. A model of Hamiltonian which represents the interaction between box and quantum field is introduced. Finally, the relationship between the entanglement and the squeezing parameter of the squeezed state is demonstrated.     

量子退相位通道中量子Fisher信息动力学

利用量子通道估计方法研究了纯退相位通道下,2个相互作用量子比特系统退相干率的量子Fisher信息的动力学演化。数值计算表明:量子Fisher信息总是先从0增加到某一最大值后迅速衰减,最后又减小到0;退相干率越大,导致量子Fisher信息越小和衰减到0的时间也越短;提高初始输入态的纠缠不能使最大量子Fisher信息得到提升。     

基于多群组结构方程模型的快递服务满意度研究

利用量子通道估计方法研究了纯退相位通道下,2个相互作用量子比特系统退相干率的量子Fisher信息的动力学演化。数值计算表明：量子Fisher信息总是先从0增加到某一最大值后迅速衰减,最后又减小到0;退相干率越大,导致量子Fisher信息越小和衰减到0的时间也越短;提高初始输入态的纠缠不能使最大量子Fisher信息得到提升。     

Entropy Squeezing in the Quantum Heisenberg XY Spin Chains

The time evolution of entropy squeezing for the two-qubit XYZ Heisenberg model in an external uniform magnetic field is investigated in the language of quantum information.The effect of different parameters such as magnetic field and anisotropy parameter on the properties of entropy squeezing and variance squeezing are discussed.It is shown that magnetic field and anisotropy parameter can enhance the entropy squeezing.     

掺杂Ising链的量子纠缠特性

研究了含杂质三量子位Ising链中正常格点间的纠缠情况,结果表明杂质对正常格点间的纠缠有着重要的影响,它不仅可能使正常格点间消纠缠,在磁场B和温度T的某些特定取值范围内甚至还可以使正常格点间的纠缠大于通常的三量子位(J1=J)或两量子位(J1=0)情形时的对纠缠;对反铁磁体情形在T=0时,若磁场B与Ising链夹角θ=π/2,B→0或θ→0,B<2J,则还可观察到纠缠随J1的变化呈方波形结构。     

四量子比特Heisenberg XX开链中的成对纠缠

研究外加磁场作用下的四量子比特Heisenberg XX开链中的成对纠缠,得到了纠缠度量Concurrence的解析表达．研究发现在外加均匀磁场系统中边界比特间的纠缠值可达到0．28．此外,在外加磁场作用在边界比特上的Heisenberg XX模型中,低温时通过增大磁场强度可以使两个非边界比特处于最大纠缠．     

用非最大纠缠信道实现量子态的理想传输

为了使用非最大纠缠量子态作为传输信道实现量子态的理想传输,在接收端提出可逆纠缠匹配方法。该方法通过隐形传输中的张量表达式求出Bell基和2粒子计算基之间的过渡矩阵(测量矩阵),待发送端执行完Bell基测量,接收端得到坍缩态后引入若干个粒子组成辅助信道,从接收端量子态的张量表达式中可以看出辅助信道和传输信道以及测量矩阵之间的内在关系,利用此关系令辅助信道参数矩阵为传输信道参数矩阵和测量矩阵的乘积的逆矩阵,接收端对持有粒子和辅助信道进行Bell基测量和变换,即可恢复出初始态。该方法与引入单粒子辅助量子态的方法相比,可以实现量子态的理想传输。     

光学参量振荡器衍射损耗对输出场的影响

损耗对量子态的压缩和纠缠特性有重要影响。当光学参量振荡器微型化时,衍射损耗可能会降低光场的压缩度。针对菲涅尔数较小的平凹谐振腔,将菲涅尔—基尔霍夫衍射积分方程变量分离,利用Fox-Li数值迭代法分析平凹腔的镜面场分布和损耗特性。结果表明迭代法得到的自再现模不同于ABCD矩阵法得到的高斯模,但是二者相差不大;当镜片尺寸继续减小时,会使得镜面不再是等相位面,镜面上的位相呈高斯分布,因此会影响光学参量振荡器输出场的压缩度和关联度。