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.     

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.     

弱测量理论对三能级量子态共享的保真度分析

量子态共享是量子密码学研究中的一个重要分支,而纠缠态分发是实现量子态共享方案的必要手段.噪声环境会导致量子纠缠态产生退相干,从而降低量子态共享方案的性能甚至出现失败的情况.基于三能级量子系统下三方量子态共享方案,研究了振幅阻尼信道在4种不同配置下量子态共享的保真度问题.为提升共享量子态的保真度,采用量子弱测量方法对振幅阻尼噪声信道中纠缠态的分发进行保护,得到在量子弱测量方法辅助下振幅阻尼信道中量子态共享的保真度.最后,以特定形式的量子态为例,分析了在4种不同配置的振幅阻尼信道中量子弱测量方法对共享量子态保真度的改善效果.通过仿真实验表明,量子弱测量方法只对振幅阻尼信道中2种不同配置下的量子态共享保真度有改善作用,而对其他2种配置下量子态共享的保真度没有明显的改善效果,甚至会产生相反的效果.     

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.     

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     

一类动态的量子态秘密共享方案

采用一种对Bell态的两个粒子分别进行不同局域操作的变换方法,提出一类对未知单量子态的动态量子态秘密共享方案.该方案可以抵抗Bell态替换攻击、复合纠缠交换攻击和成员欺骗攻击等典型攻击策略.同时,该方案还具备高效率、可动态更新子秘密和增减代理成员等特点.     

自旋链上的量子态传输特性研究

利用平均保真度的概念研究含杂质三量子位自旋链上编码量子态的传输特性。结果表明,通过对信息接收者所拥有的量子位施加相应的局域逻辑操作,或通过施加合适强度的外磁场,都可以使量子态传输的平均保真度达到最大值1。     

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.     

全球首次海水量子通信实验成功

正上海交通大学的研究人员成功完成了首次海水量子通信实验,观测到了光子极化量子态和量子纠缠可以在高损耗和高散射的海水中保持量子特性,在国际上首次实验验证了水下量子通信的可行性。海洋是全球量子通信的重要版图。但是,量子纠缠能否在海水中传播的相关研究却一直止步于验证实验。相比基于光纤和大气空间信道的量子通信,将海水作为量子通信信道的难度更高。海水盐度对光的折射率有影响,需要更精确地计算接收角度,而且许多理论研究都     

无限维两体量子系统可分态的一个必要充分条件

构造所考虑的量子系统与辅助量子系统张量积空间中的经典态,利用经典态在辅助复合系统的偏迹运算,研究了无限维两体复合量子系统态纠缠的识别问题,得出了无限维两体复合量子系统态可分的一个必要充分条件,推广了Li Nan和Luo Shunlong的有限维复合量子系统的相关结果.对于识别无限维量子态的纠缠或可分是一个补充.     

利用Bell态纠缠交换的环式量子秘密共享协议

为使量子秘密共享易于实现,提出了一种基于Bell态纠缠交换的协议. 参与方的量子信道构成一个环,通过在环上添加或删除节点可以构造任意多方协议,并且对其他参与方没有任何影响. 分析表明,上述协议不仅能抵抗外部窃听者的窃听,而且能抵抗内部参与方的欺骗,具有无条件安全性.     

三体Bell对角态的纠缠

给出了三体223Bell对角态纠缠判定的一个必要条件和333Bell对角态纠缠的充分条件,进一步研究了333Bell对角态纠缠与密度矩阵部分转置的关系以及Bell对角态负性的数学表达式.     

Kerr介质对真空场级联三能级原子纠缠量的影响

利用全量子理论讨论了kerr介质对级联三能级原子纠缠量的影响。通过对体系量子约化熵的计算,结果显示：耦合强度对体系的纠缠量影响不大;适当的选择kerr介质的系数,可获得稳定的纠缠态。     

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．     

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.     

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.     

多"原子-腔场"系统中的纠缠交换与纠缠保持

利用量子信息学的观点,将单个原子与单模光场相互作用的J-C模型推广到由M(M为任意正整数)对二能级原子与M个单模腔场分别独立相互作用的组合物理系统模型.通过求解该系统态矢量的演化矩阵分析原子与腔场相互作用的过程,并讨论系统中量子纠缠信息的交换与保持的机理.结果发现:无论原子纠缠态还是光场纠缠态,在一定条件下均可实现纠缠交换或纠缠保持;同时,利用原子与腔场的相互作用可制备不同形式的纠缠态.     

利用量子纠缠转移实现量子安全直接通讯

量子纠缠具有纠缠转移和非局域性的特点,有利于提高信息传送的安全性。本文报道了利用量子纠缠转移,实现直接通讯的方案.由于信息传递不伴随粒子的传输,比ping-pong模型的通讯方案有较高的安全性。