我国研发光量子集成芯片 可使智能手机更强大

<正>中国科学院西安光学精密机械研究所在国际上首次在氮化硅微环内实现了可见光光频梳。据悉,多光子纠缠态是量子通信、量子计算和超越经典极限的超高分辨率传感及成像技术的基石,同时在探索量子物理基本问题方面有着极为重要的应用。特别是大规模集成的片上纠缠光子源已成为量子应用技术发展的迫切需求。     

我国在量子信息论和量子论基本问题等世界学术前沿领域取得的一系列开创性成果

中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部主任潘建伟，在量子信息论和量子论基本问题等世界学术前沿领域取得了一系列开创性成果，将我国多粒子纠缠态实验研究带人国际领先水平。他在世界上首次制备了三光子、四光子、五光子纠缠态，并在实验上系统地检验了多光子纠缠态的量子非定域性；     

一种全新的基于纠缠交换的量子中继策略

利用纠缠作为资源的量子通信协议具有安全性好、可靠性高、使用灵活等优势,具有广阔的发展前景,同时也对纠缠光子的保真度提出了一定的要求.提出了一种基于纠缠交换的量子中继策略,在远距离通信者之间设置多级中继,借助经典通信的辅助作用,通过节点间的纠缠交换和纠缠纯化操作为收发双方提供保真度稳定的长程纠缠连接.性能分析表明,通过合理控制中继级数和提高纠缠交换以及纠缠纯化的成功率,可以显著降低系统时延和提高系统吞吐量,为实现全球量子通信提供必不可少的纠缠资源.     

空间量子通信技术

利用卫星来分发单光子（或纠缠光子对）的方法为远程量子通信网络提供了一种独特的解决方案。这将克服现有的光纤和陆上自由空间链路所带来的距离限制，实现真正意义上的全球量子通信。本文对这种设想进行了分析，证明这种设想有很高可行性。     

中国远距离量子通信研究取得重大突破

近日,中国科学家采用诱骗信号方法在国际上率先实现了以弱激光为光源、绝对安全距离大干100公里的量子密钥分发。这是中国科学家继五光子纠缠态制备与操纵、自由空间量子纠缠分发以及复合体系量子态隐形传输等重要研究成果后,在量子通信实验领域取得的又一国际领先的研究成果。这项远距离通信上的突破是由清华大学、中国科技大学等机构组成的联合研究团队获得的。     

媒体扫描

超亮度可调谐光子对源在美国麻省理工学院建立的超亮度可调谐光子对源是至今最好的纠缠光子对发生器,这一进展会使量子通信系统做得更顺利。纠缠光子具有特殊的相关性,这与经典物理中的情况不同。例如,如果我们测量,其中一个光子的自旋(偏振),则可自动地知道另一个光子的偏振,即使它可能在星系的另一边,两光子自旋是不确定的。量子实体的这种神秘特性,希望对密码学(“量子远程传物”的可能机理)和未来的量子计算机大有裨益。的确,目前在通信工程应用中,量子效应曾一度起重要作用,特别是在量子起伏(就我们的知识而言,无法知道电子的位置和它…     

量子安全直接通信协议综述及展望

量子安全直接通信是一种全新的高安全、高容量的量子通信模式,利用量子力学原理在量子信道中直接传输秘密信息,能够在真正意义上实现绝对安全,自首次被提出以来的近十年得到了飞速发展.详细综述了量子安全直接通信所采用的几种典型的量子直接通信协议和模型,主要包括基于纠缠光子对的两步通信协议和基于高维量子的通信协议.概述了量子安全直接通信的国内最新研究动态,简要评述了量子安全直接通信的发展趋势.     

纠缠光子的放大

20世纪60年代发明了激光，在一腔内将传统意义上的光放大。新的实验表明，处于特定量子态的光子也能被放大。两粒子间的量子纠缠表示对其中之一的状态进行测量马上就能得到另一个的状态，即使两粒子物理上距离很远。Erwin Schro¨dinger曾将这种特殊的联系称作“量子力学的独有特征”，“量子力学与经典思维的所有偏离都由此而来”。现在，Lamas-Linares等报道了最早的放大纠缠光子基础实验，其过程与在激光器中发生的相类似[1]。纠缠是很多量子信息操作（如量子计算、量子传态和量子密码术）中的重要组成部分。能产生几个光子的纠缠态的…     

自由空间量子密钥分配的发展状况

简要介绍了基于单光子几种量子密钥分配协议,从基于单光子偏振和基于光子纠缠两个方面综述了国内外量子理论和实验现状,说明了自由空间量子密钥分配面临的挑战,最后提出了全球量子通信存在的问题及发展方向.     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

单光子波包与腔-量子点相互作用的动力学研究

对单光子波包与腔-量子点模型相互作用的动力学过程进行了数学推导,并通过数值模拟实现了静态量子比特与飞行光子比特之间的相互转换。结果表明：由腔-量子点系统输出到光纤的光子是一个平滑的波包;通过改变激光脉冲作用时间等系统参数,可实现量子点中的原子和光子的纠缠,在此基础上,即可实现不同量子点中原子的纠缠。研究结果对解决利用腔-量子点系统来构造量子计算机的接口、制备纠缠态以及实现受控量子门等热点问题具有积极意义。     

基于多目标量子远程通信的秘密共享协议

为了降低秘密集中度,提高秘密共享协议的可靠性和安全性,基于多目标量子远程通信,提出了一个新的秘密共享协议.为安全分发秘密量子信息,Alice制备多光子处于最大纠缠态,自己保留一个,把剩余的光子分发给各个秘密共享者.通过对量子信息态和自己保留的光子做Bell基测量,Alice将秘密量子信息转移到秘密共享者所拥有的光子上.要恢复该秘密量子信息,所有秘密共享者需提供各自的光子.对协议的安全性分析表明了该协议的安全性和可行性.     

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...     

量子通信及其实现的关键性问题探讨

量子纠缠和量子退相干的应用是未来网通信实现的关键性难题。面向此2类难题,对量子纠缠的测量工具纠缠度量和量子防错码法进行了研究,通过对二能级原子间的纠缠度量建模和原子与场间的纠缠度量建模,展示了原子间和原子与场间的纠缠相关因素,并构建了量子通信的实现原理图,以阐明量子纠缠和量子退相干的基本应用,在此基础上延伸至最新的量子通信研究及应用。     

基于四粒子欧米伽纠缠态实现双向隐形传态

提出了一种利用四粒子 纠缠态作为量子信道,实现单量子比特、双量子比特以及受限三量子比特的双向隐形传态方案。当纠缠的粒子个数大于3时,会呈现出与一般两粒子纠缠时不同的特殊性质。这种由多个粒子纠缠在一起的纠缠态,被称为团簇态。选用四粒子 纠缠态作为量子信道。距离很远的通信双方事先共享制备好的两对四粒子 纠缠态。通信开始时,通信双方把各自待传的粒子放到量子信道上,形成系统的初态。通信开始后,只要通信双方选择合适的正交完备基分别对自己拥有的部分粒子做量子投影测量,把测量结果通过经典信道传送给对方,双方根据对方的测量结果,选择相应的幺正变换可以得到对方待传的未知的量子态。     

基于四粒子Ω纠缠态实现双向隐形传态

提出了一种利用四粒子Ω纠缠态作为量子信道,实现单量子比特、双量子比特以及受限三量子比特的双向隐形传态方案。当纠缠的粒子个数大于3时,会呈现出与一般两粒子纠缠时不同的特殊性质。这种由多个粒子纠缠在一起的纠缠态,被称为团簇态。选用四粒子Ω纠缠态作为量子信道。距离很远的通信双方事先共享制备好的两对四粒子Ω纠缠态。通信开始时,通信双方把各自待传的粒子放到量子信道上,形成系统的初态。通信开始后,只要通信双方选择合适的正交完备基分别对自己拥有的部分粒子做量子投影测量,把测量结果通过经典信道传送给对方,双方根据对方的测量结果,选择相应的幺正变换可以得到对方待传的未知的量子态。     

基于半导体共振腔的量子位与量子网络构建

以半导体共振腔内光子与原子的纠缠特性作为量子位,通过半导体共振腔电动力学系统将原子态转换成光子态, 根据半导体共振腔的工作特性,提出共振腔内原子与光子弱耦合与强耦合的判断条件, 并利用外加电磁场对原子的量子态进行操控,从而完成量子逻辑门的操作,再通过各共振腔量子电动力学(CQED)系统间的纠缠进行量子位扩充,实现量子计算与量子网络。介绍微碟型共振腔与单一量子点等多种模型,有助于将量子运算与量子通讯的概念转变为半导体量子器件的研制。     

一种新的量子纠缠无线中继模型及RQCP协议研究

无线量子通信是未来量子通信系统的重要组成部分,而量子纠缠中继则是无线量子通信的关键技术之一.然而,由于在无线信道上存在各种干扰和噪声,使得量子纠缠态远程传送的实现正面临很大的困难,为此,本文提出了基于移动终端和移动基站的两种量子纠缠中继方案,建立了量子无线通信网络的分层结构,给出了量子纠缠态无线传输的路由协议(RQCP).分析结果表明,即使在量子通信终端之间没有共享EPR纠缠对的情况下,本模型同样可以完成量子态的无线传输,并且其传输时延与链路的无线跳数无关.因此,从传输时延的观点来看,该中继方案和协议是最优的.     

量子保密通信用准单光子源的研制

量子保密通信是一种以基本粒子的量子力学性质为依据，在理论上证明是绝对安全的密钥分配技术。其绝对安全性引起了国内外的高度重视。要实现量子保密通信有两大关键技术——单光子脉冲技术和单光子探测技术．单光子是量子保密通信的基础，如果通信信道中含有两个或多个光子，则窃听者就可能截取多余的光子进行检测而不被知晓，从而     

双Jaynes-Cummings耦合模型中几何量子失协的研究

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了双Jaynes- Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明：通过提高纯度、初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协震荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。