自发参量下转换光场的产生机理及其态函数研究

分析了泵浦光与非线性晶体的相互作用过程，解释自发参量下转换光场的产生根源；推导自发参量下转换双光子态的数学表达式，并给出其几率解释。     

自发参量下转换光场的实验研究进展综述

自发参量下转换(spontaneous parametric down-conversion,SPDC)光场是基于单色泵浦光子流和量子真空噪声对非线性晶体的综合作用而产生的,它固有的量子起源决定了在非经典光场研究中的重要地位和作用.对SPDC光场的相干特性和它在绝对测量光电探测器量子效率中的应用进行了深入而细致的研究和探讨.     

自发参量下转换制备双光子纠缠态在量子信息学中的应用

叙述了自发参量下转换制备双光子纠缠态技术的发展历程、技术原理以及在量子信息学中的应用，并介绍了国内这一领域的进展。     

基于量子纠缠光源的量子成像技术的研究进展

高分辨光学成像技术是国防军事、医疗等领域的重要研究方向。经典光学成像分辨率受到散粒噪声极限的限制无法进一步提高,并且成像光路易受周围环境的影响,导致成像质量急速下降。随着量子信息技术的发展,量子成像以其非定域性、抗干扰能力强等优点受到广泛关注。首先介绍了量子成像的基本原理、系统组成与性能特点;然后,对基于纠缠光源的量子成像技术的研究概况进行了综述。主要介绍了利用自发参量下转换(SPDC)过程,制备量子纠缠光源的相位匹配、准相位匹配两种技术;重点分析和讨论了基于纠缠光源的量子成像技术,从较慢的机械扫描式演变到基于液晶空间光调制器(LCSLM)的快速扫描式的过程;并结合量子成像的发展历程,对其未来应用趋势进行了展望,指出高清、三维、彩色、实时量子成像技术是未来特别值得关注的发展方向。     

自发参量下转换的研究及其在光学计量中的应用

叙述了自发参量下转换辐射定标技术的发展历程,技术原理以及在光学计量学中的应用,并介绍了国外这一领域的进展。     

参量下转换辐射定标技术研究进展

目前光学遥感器定标一般都需要建立高精度的初级标准,然后以一定的比较链传递到用户传感器,初级标准精度和标准传递环节是测量不确定度的主要来源。结合国内外近几年开展的参量下转换定标方法、理论和实验结果,指出参量下转换作为绝对辐射定标的标准光源和标准探测器的自身优势。根据参量下转换定标技术向实际应用发展的需要,介绍参量下转换辐射定标技术向宽波段、模拟探测器定标方面发展的必要性、技术难点和解决途径。     

基于参量下转换的量子纠缠光源仿真模型

量子纠缠是量子信息研究的核心资源,是量子密码、量子隐形传态和线性光学量子计算等研究方向的基础。科研级量子纠缠源存在代价昂贵、对环境要求较为苛刻和量子光信号无法可视化等问题,严重限制了其在教学场景下的普及。针对上述问题,选取典型的I型偏硼酸钡(BBO)量子纠缠光源,对其实际器件和纠缠光源进行了建模,并利用量子态演化理论,给出了符合计数与实验系统关键器件之间的函数关系。该模型与实验数据保持了较好的一致性。这一方法和思路可推广到其他量子纠缠光源(如基于II型相位匹配晶体的量子纠缠光源)的仿真,可用于教学和科学实验装置的设计。     

基于周期极化铌酸锂晶体的纯态单光子源

纯态单光子源是光量子信息技术的重要资源,它在量子通信、量子计算等新一代信息技术中具有重要的应用价值。本文基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)晶体提出一种小型化、可预知单光子源的制备方案,在满足群速度匹配和准相位匹配条件下,设计一种非简并自发参量下转换过程,产生频率解关联的光子对,进而实现可预知纯态单光子源的制备。从理论上推导出频率解关联的参数条件,详细计算不同条件下光子对产率,研究发现:相同参数条件下,在铌酸锂晶体波导结构中,光子的产生效率比相应体块晶体中提高4—6个数量级。研究结果有助于提高小型化单光子源的纯度和产率,对集成化量子光学芯片进一步发展具有重要推动作用。     

Review on the quantum emitters in two-dimensional materials

The solid state single photon source is fundamental key device for application of quantum communication, quantum computing, quantum information and quantum precious metrology. After years of searching, researchers have found the single photon emitters in zero-dimensional quantum dots (QDs), one-dimensional nanowires, three-dimensional wide bandgap materials, as well as two-dimensional (2D) materials developed recently. Here we will give a brief review on the single photon emitters in 2D van der Waals materials. We will firstly introduce the quantum emitters from various 2D materials and their characteristics. Then we will introduce the electrically driven quantum light in the transition metal dichalcogenides (TMDs)-based light emitting diode (LED). In addition, we will introduce how to tailor the quantum emitters by nanopillars and strain engineering, the entanglement between chiral phonons (CPs) and single photon in monolayer TMDs. Finally, we will give a perspective on the opportunities and challenges of 2D materials-based quantum light sources.     

基于GHZ态的三个量子位秘密共享方案

提出了利用五个粒子纠缠GHZ态作为量子信道来完成三个粒子纠缠态的隐形传态,从而实现三个量子位的秘密共享方案,并对方案进行安全性分析。该方案充分利用GHZ态五个粒子间的相关性,通过一次Bell基测量和三次单粒子测量,并通过相应的幺正变换即可实现Alice和Charlie之间三个量子位的秘密共享。与相关文献相比,在没有增加粒子数的前提下,提高了量子位的传输,为量子密钥共享传递更多量子位提供了理论基础。     

内禀退相干条件下非线性相互作用对量子纠缠和保真度的影响

通过求解Milburn 方程,研究了包含非线性相互作用的Heisenberg自旋链模型中量子纠缠和平均保真度的动力学特性,讨论了非线性相互作用和不同的初始态对量子纠缠以及平均保真度退相干的影响。研究发现,系统处于铁磁或者反铁磁的不同会导致量子纠缠随非线性相互作用的变化有极大的差异,相互作用处于铁磁情形时的纠缠变化比反铁磁时的纠缠变化更明显。研究还发现, 不同的初始态对应不同的平均保真度表现,初始态的选择会影响到系统的量子通信特性。     

高保真偏振EPR纠缠态的制备

通过优化参量下转换产生EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)纠缠态的方案,采用符合计数和后选择方法,制备了高保真度的EPR偏振纠缠态.结果表明,EPR纠缠态的保真度达到近0.99,EPR纠缠对的量度达到3 500Hz,克服了纠缠态的保真度和量度不能同时提高的局限,为多光子纠缠态的制备和双光子量子通信提...     

同小区内基于纠缠度计算的量子移动通信越区切换算法

量子通信具有绝对安全、保密的优势,将量子通信与传统移动通信二者的优点相结合,构造安全、保密、灵活、高效的量子移动通信系统是未来移动通信的发展方向,关于量子移动通信越区切换的研究目前尚未展开。为了解决量子移动通信系统的越区切换问题,提出了基于纠缠度计算的量子越区切换算法。根据用户位置的变化情况,首先定义了量子移动终端与量子基站天线之间的纠缠度,然后分析了影响该纠缠度的各种因素,最后对移动用户在各扇区之间的切换进行了深入分析和计算。研究结果表明,本文所提出的基于纠缠度计算的量子越区切换算法具有很好的可操作性和可实现性。本文对于构建未来量子移动通信系统及其标准的制定有着重要的技术支撑作用。     

基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率

为了解决量子信令交换的最佳交换速率问题,提出了基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率算法。根据量子信令纠缠交换方案,分析了由量子混合态组成的信令保真度。针对单输入单输出系统（SISO）和多输入多输出系统（MIMO）,讨论了影响量子信令交换速率的各种因素,计算得出最佳交换速率。仿真结果表明,在保真度为97%时,最佳交换速率为100qubit/s,该指标完全能够满足量子通信对信令交换的要求,对于构建未来量子通信系统有着重要的技术支撑作用。