多体量子态全可分的一个纠缠判据

研究了量子信息理论中多体量子态的纠缠探测问题.利用量子系统上的局域正交可观测量算子,以及多体复合系统的局域不确定关系和斜信息,讨论了有限维情形多体复合系统中全可分量子态与其关系.得到了多体量子态全可分的若干必要条件,推广了有限维两体量子系统的相应结果,获得了识别多体量子态纠缠性的一些方法.     

利用互无偏测量构造的可分判据

利用互无偏测量可以很好地研究量子态的可分问题.首先,利用对角对称态和密度矩阵部分转置正的关系,结合互无偏测量,研究了两体量子系统中2类对角对称态可分性,给出了可分的充要条件.其次,研究了两体量子系统中子系统维数为2的量子态可分性,利用密度矩阵的Bloch表示,以及互无偏测量和群生成元的关系,给出了态可分的必要条件.最后,研究了两体任意维量子系统中量子态的可分性,利用迹范数与向量范数的关系以及互无偏测量和密度矩阵之间的关系,给出了态可分判据,并用具体例子说明可分判据能判别出更多的纠缠态.     

两体量子态可分离性判据

一般情况下,判断一个给定量子态是否为纠缠态以及是否可用于信息处理是一个比较复杂的问题.文中研究了两体量子态的可分离性,通过分析密度矩阵在可分离状态下的展开式以及展开系数之间的关系,给出了两体量子态可分离性的一个新的判据:若量子态可分,则展开系数必满足一定的不等式.此判据仅依赖于系统的维数和密度矩阵的展开系数,而这些数据是易于求得的,使得量子纠缠态的判断简单易行且易于操作,在实际运用中具有理论价值.     

无限维量子系统上的保真度

研究了无限维量子系统上保真度的问题.首先,利用量子保真度无限维版本的Uhlmann定理,获得了在无限维量子系统上关于量子保真度的强凹性、联合凹性和凹性等性质.其次,给出纠缠保真度与其量子态纯化选择无关的一个初等证明.最后,讨论了纠缠保真度与系综平均保真度之间的关系,得出系综平均保真度是纠缠保真度的一个上界.     

三体量子态的纠缠性质

为了研究多体量子态的纠缠性质,构造了一类三体量子态.利用矩阵分析理论中的分块矩阵、正矩阵、对角占优矩阵的性质,运用量子信息中的值域判据、可分判据,研究了密度矩阵的结构和部分转置;证明了在分割ABC和B-AC下密度矩阵是纠缠的,在分割AB-C下密度矩阵是可分的.由此得到在分割A-BC和B-AC下,量子态是束缚纠缠态,在分割AB-C下量子态是可分态,给出了一类三体量子态在任意两体分割上的纠缠性质.     

两体懒态的几种刻画

通过验证两体量子态算子矩阵表示中的算子元和约化态之间的交换关系,给出一个懒态判据.受非交换性度量的启发,引入一种懒态度量,此度量对应一个非负函数,任意给定的一个两体量子态是懒态当且仅当其对应的度量值为0.类似相对相干度量,定义下相对相干度量,利用它构造了相应的懒态判据.在无限维情形下,找到了一类可分但不是懒态的两体态;此外,研究了懒态和量子失协为0的态之间的关系.     

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.     

四粒子团簇态的量子信息分离

提出一个应用两个非最大纠缠态作为量子通道分离未知四粒子团簇态的方案.方案中,发送者制备初始态和作为量子通道的纠缠态,并将部分粒子分别发送给接收者和控制者;发送者与控制者分别对粒子作Bell基联合测量,并利用经典通道将测量结果告知接收者;根据测量结果,接收者在其粒子上执行相应的操作,从而完成量子信息分离.     

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     

一种基于量子保密通信及信息隐藏协议方案

为保证网络信息安全,提出了一种具有高安全性基于量子保密通信及信息隐藏协议方案.方案整体上采用与传统经典载体信息隐藏相类比的方法,根据量子态利用量子力学性质设计秘密信息编码方案隐藏秘密信息;利用2个n(n为大于2的整数)粒子纠缠态之间的纠缠交换、一个m粒子纠缠态与一个n(m、n为大于1的整数且m≠n)粒子纠缠态之间的纠缠交换设计秘密信息编码方案,将隐秘信道建立在量子保密通信协议中形成最终的量子信息隐藏协议.并且有望提高目前量子信息隐藏协议的隐藏容量和安全性.     

两体量子的局域删除与纠缠态的提取

尽管在全局操作下,正交量子态可以精确删除,但是在局域操作下,即使是正交的量子态也不一定可精确删除.本文首先考虑了在局域操作下,两体正交最大纠缠态和量子信道的局域删除问题,得到了它们可以实现局域删除的充要条件,其次研究了量子纠缠问题,得到一个从有限量子拷贝纠缠提取的必要条件.     

有限差分法解薛定谔方程及其应用

用有限差分法解薛定谔方程将连续的量子力学本征值问题转化为离散的本征值问题,在Matlab编程环境下易于实现。文章以一维无限深势阱问题检验有限差分法解薛定谔方程,以有势垒的一维无限深势阱问题探究势垒的围栏效应。模拟研究清洁铜表面48个铁原子构成的圆形量子围栏电子态密度,观察到量子围栏对电子态的吸收效应。     

高效的量子密钥分配协议

为提高量子密钥分配协议的密钥生成率, 构造了一组两方三级系统的完备正交归一化基. 利用该正交归一化基和交换粒子之间的纠缠提出了一种量子密钥分配协议. 三级可以推广到多级,利用粒子之间的纠缠交换和多级密钥分配可以极大地提高检测窃听的效率、密钥生成率以及信息容量.     

非平衡基的连续变量量子密码方案

在非平衡基下,通过局域操作引入纠缠态的非对称性,证明了非平衡基可以提高连续变量量子密码方案的密钥生成速率.以典型的密钥分配实验为例,经过数值计算验证,在同等密钥生成速率的条件下,非平衡基的量子密钥分配安全距离可以扩展20 km左右.     

基于GHZ态纠缠交换的量子秘密共享

提出了一个基于GHZ态纠缠交换的新的量子秘密共享方案．该方案中，消息发送者Alice通过对GHZ态纠缠交换和局部幺正操作使得接收者Bob和Charlie能直接共享其秘密消息．所提出的方案是高效的，除去用于窃听检测的粒子，其余粒子全部用于消息传输，2个GHZ态纠缠交换可以共享2 bit经典消息．安全分析表明, 该方案是安全的, 适合将三方秘密共享协议推广到多方的情形．     

单变量X态几何关联的动力学特性

基于量子失谐(quantum discord)几何测量(简称GMQD)的方法求解了单变量X态的量子关联.在考虑环境的影响时,采用量子主方程求解出了一阶近似下该态在环境作用后的态.然后通过对比该态的纠缠度以及GMQD,可以发现GMQD具有比量子纠缠更优异的抗消相干性能.     

两体高维系统Negativity的研究

首先从理论上对Negativity的两种定义进行比较,然后推导出二参量两体高维量子系统Negativity的表达式.     

双腔光力学系统的稳态纠缠

为了提高耦合腔光力学系统的稳态纠缠,将光学参量放大器放置到光学腔中并研究了其纠缠状.首先利用量子朗之万方程和线性化处理,求出系统的稳态解; 然后将纠缠负对数作为纠缠判据,对系统的量子纠缠进行数值模拟.研究结果表明,含有光学参量放大器的系统不但可以显著增强稳态力学纠缠,而且可使纠缠不受热库环境温度的影响; 因此,本文方案可为操控力学系统间的量子纠缠提供参考.