自由空间量子通信的光子偏振研究

自由空间量子通信是实现全球量子通信网络的最佳方式之一. 在自由空间量子通信过程中,广泛采用光子偏振态进行信息的编码和通信,要求光子偏振态必须保持一致. 综述了影响自由空间量子通信光子偏振的5种因素,分析了它们对光子偏振态影响的物理机制及研究方法,对自由空间量子通信的光子偏振变化规律及其补偿机制的研究具有重要的借鉴意义.     

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.     

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     

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.     

量子熵及其在生物光子学中的应用(英文)

基于光子场与声子库的相互作用机制,建立一个量子光学模型来描述"薛定谔猫"态所诱导的非经典效应的动力学演化.研究光场的量子统计性质(包括光子数分布、平均光子数、光子数方差和光场起伏),讨论了光场量子熵的时间演化,涉及Shannon熵、Wehrl熵及光子统计熵.研究表明,这三种熵在描述光场的量子统计性质方面是相互等价的,而光子统计熵具有可测量的特点,因此光子统计熵的概念和表述被用来研究生物光子辐射的相干性问题.通过测量新鲜树叶和一个非生命天然辐射体的自发光子辐射,对比分析相应的光子数方差及光子统计熵.结果表明,生物光子辐射具有高度的相干性.经考察衰变过程中的生物光子辐射相干性,并与稳态情况相比较,发现两者高度一致.特别是,可采用统一的表达式拟合衰变和稳态两种情况下场熵G(N)随平均光子数N的变化.作为应用,测量了转基因黄豆的自发光子辐射,并与相应的传统样品相比较,发现两者在光子统计熵的意义上有显著区别.     

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。     

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。     

我国实现多模式固态量子存储为量子网络打下基础

正中国科技大学中国科学院量子信息重点实验室在国际上首次成功实现了确定性单光子的多模式固态量子存储,并创造了100个时间模式的存储模式数世界纪录,为量子中继和全固态量子网络的实现奠定了坚实的基础。为了实现长程量子纠缠分发,研究人员采用了一种新的技术方案,利用一种人造固态原子体系产生确定性单光子源,通过光纤传输到5m外另一个光学平台上的固态量子存储器中,利用局部光学加热方法调节单光子的波长,使其与固态量子存储器的操     

能在室温下工作的量子内存问世

波兰华沙大学的物理学家开发出一种新型量子内存。这种存储系统不仅能在室温下工作,还具有结构简单、性能优异等特点,有望大幅降低量子通信和量子加密技术的使用门槛。目前,第一代量子技术已逐渐获得实际应用,但量子信息的远距离处理和发送仍然受到缺乏足够存储器的限制。2001年,哈佛大学提出了DLCZ量子传输协议,使远距离发送量子信息成     

中科大多方量子通信理论研究取得新进展

<正>中国科学技术大学的研究人员结合"诱骗态"和与测量设备无关的量子密钥分发技术,提出了一个可在十万米量级分发后选择多光子纠缠态进行多方量子通信的实用化方案。目前,多方量子通信协议需要通过一种重要的资源——完美关联的多光子纠缠态才能实现。然而,缺乏高亮度多光子纠缠源、难以远     

实用化的量子密钥分配方案研究

讨论了量子比特分配、量子纠错码、劈裂光子数攻击以及信息浓缩,指出了影响安全密钥产生效率的关键因素是量子比特错误以及劈裂光子数攻击.     

光子系统有序结构的研究

光子简并度是描述光子系统基本特性及动力学行为的重要物理量，应用光子简并度描述光子系统的有序结构是光子系统研究的重要课题．以热力学和量子统计理论为基础，推导出光子简并度的统计表达式，得出了光子简并度的统计意义，揭示了光子简并度的微观本质，即光子简并度是光子群有序程度的量度，激光系统的有序结构导致了激光系统的高光子简并度．进一步研究表明，处在混沌状态的激光系统中的不同模式处于竞争更激烈、协同作用更强的“等权耦合”状态，在宏观上表现出高强度、大涨落的特性．     

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．     

基于腔光力系统的量子非互易性的研究进展

综述了基于腔光力系统的量子非互易性的研究进展，包括腔光力系统的简介以及其中的非互易性的概念和应用.将目前腔光力系统中非互易性传输的研究分为2类：一类是同一频率域内的非互易性传输，如2个不同光学频率间的光子传输；另一类是跨频率域的非互易性传输，如光学频率光子和微波频率光子间传输.此外，讨论了基于腔光力的非互易性器件，如隔离器、定向放大器、环行器和路由器等.最后，对基于腔光力系统的非互易性在量子信息领域中应用的前景做了展望.     

世界上保真度最高的六光子纠缠态制备成功

正中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室的研究人员成功制备出了世界上保真度最高的六光子纠缠态,并首次验证了六光子的量子非局域性。量子非局域性是量子信息和量子物理的核心问题之一,起源于物理学家爱因斯坦与玻尔对量子力学的争论。爱因斯坦认为,量子力学不够完善,"上帝是不会掷骰子的"。玻尔等人则认为,量子随机性是宇宙的一个基本特性。随着科学的进步,人们越来越接受量子非局域性的观念。量子态是一个整体,如果对     

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     

地磁场对星地量子密钥分配的影响

偏振跟踪技术是自由空间量子密钥分配中的关键技术之一．本文建立了星地量子密钥分配链路模型,研究了地磁场对光子偏振态大气传输的影响．理论分析和数值计算结果表明,光子在大气传输过程中,光振动平面会发生旋转,旋转角度的量级为10^-3tad．     

混合型量子网络实现信息可靠传送

正西班牙光子科学研究所的研究人员利用两种完全不同的量子节点,建立了一种混合型量子通信网络,并在两个节点间成功实现了光量子通信。该项研究成果首次证明,不同量子节点组成的混合型量子网络能够像相同量子节点之间一样进行可靠的量子信息传送。在研究人员创建的混合型量子     

量子模拟的研究现状与进展

介绍量子模拟的基本概念、理论、方法及其应用领域,综述可用于量子模拟的物理系统——原子、光子、离子、电子和核自旋等系统的研究进展,并就量子模拟的未来研究方向及发展趋势进行分析。