纠缠交换的量子回路实现

自从量子纠缠态及隐性传态理论提出以来,量子纠缠技术和隐性传态技术得到了迅速发展.量子隐性传态在技术上保证了量子通信的绝对安全,量子隐性传态是基于量子纠缠交换提出的.文章阐述了量子隐形传态及量子纠缠交换的基本理论,给出了一种基于Bell态实现量子纠缠交换的量子回路,该回路结构简单,易于实现.     

利用Bell态实现量子隐形传态

量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。文章从信息论的角度描述了量子比特、量子纠缠态，如何利用量子线路实现Bell态，提出了一种利用Bell态实现隐形传态的简单结构的量子线路，证明该量子线路是可行的，为进一步研究量子密码通信奠定了基础。     

量子通信的特色和局限性分析

利用量子纠缠粒子对的远程关联可以实现隐形传态,这是在经典物理现象中找不到的最奇妙的特性,它在量子通信中可能会扮演一个非常特殊的角色。但是利用隐形传态通信能否实现超光速通信、能否突破经典通信的距离和速率极限？通过从量子特性和通信系统工程角度对这些问题进行详细分析可知量子通信存在一些局限性,其在对潜通信和深空通信领域的应用前景有限,对量子通信系统的特色和局限性进行客观分析具有重要意义。     

量子通信及其应用前景

量子通信是近几年发展起来的新兴学科,具有巨大的潜在应用价值和重大的科学意义。介绍了量子通信的主要组成部分;分析了量子通信的保密、大容量、远距离传输等特点;对量子通信的应用前景进行了一定的探讨。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用,而且会极大地促进国民经济的发展。     

量子通信的研究进展和发展前景

量子通信是经典通信与量子力学相结合的一门新兴的学科.由于其具有传输速度快、保密性好、可实现远距离通信等优点,引起科学家们的极大兴趣.文章介绍量子通信领域的最新研究进展,并展望其发展前景.     

Quantum Secret Sharing Based on Multi-Particle Entanglement

1　Introduction　Classical secret sharing provides a way in which Alice canshare a secret with two parties, Bob and Charlie, such thatnone of them can recover her secret on his own, but they to gether can[1]. Again it can be generalized to [( m, n )threshold scheme] situations for any m≤n[2, 3]. However,with the advent of quantum computation, we need to protectthe communication data using quantum cryptography, whichhas unconditional security. The direct solution is to combinequantum…     

混合态下运动原子与二项式光场相互作用的量子纠缠

利用负熵方法,研究了混合态下运动二能级原子与二项式光场相互作用多光子跃迁过程系统中的量子纠缠特性,讨论了原子初态、场模结构参数、光场最大光子数、二项式系数、跃迁光子数、失谐量等物理参量对系统纠缠度的影响。结果表明：考虑原子运动时,系统出现了规则的周期振荡,并且有退纠缠现象产生。随着场模结构参数的增大,振荡周期缩短,振幅减小。系统的纠缠值与原子初始混合程度有关,原子初态趋于纯态时系统纠缠度较高。随着二项式光场最大光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变小,系统规则振荡的周期不发生改变。二项式光场趋于中间态时纠缠值较小。随着跃迁光子数的增大,系统纠缠度的峰值逐渐变大,振荡周期缩短,并且振荡变得越来越快。考虑失谐时,系统出现了不规则的纠缠,系统纠缠度的最大值随着失谐量的增大而减小。     

量子孤子的产生及其在通信中的应用

主要介绍了孤子压缩态产生,纠缠态制备以及利用孤子进行量子通信的理论和实验进展,利用量子孤子进行连续变量的量子通信,是量子通信中目前最好的一种方案。     

量子通信与量子计算

量子信息学是物理学目前研究的热门领域，它主要包括量子通信和量子计算，文章简要介绍了量子通信和量子计算的理论框架，包括量子纠缠、量子不可克隆定理、量子密钥分配、量子隐形传态、量子并行计算、Shor以及Grover的量子算法，并介绍该领域的研究进展。     

Optimal Rate for Constant-Fidelity Entanglement in Quantum Communication Networks

In this paper, we propose an entanglement scheme for long-distance, constant-fidelity communication in quantum networks. We discuss the optimal rate of entanglement that allows for constant fidelity in both elementary and muhihop links. We also discuss time complexity and propose the mathematical order of the rate capacity for an entanglement scheme. We propose a recursive entanglement scheme, a simultaneous entanglement scheme, and an adjacent entanglement scheme mathematically analyze these schemes. The rate capacity of the recursive and simultaneous entanglement schemes is Ω（1/e^n）, but the adjacent entanglement scheme performs better, providing a rate of lΩ（1/n）.     

量子远距传态（Teleportation）在量子计算网络中的实现

本文提出了一个通过量子计算网络对三个未知量子态同时进行量子远距传态（teleportation)的方案，对比以前的远距传态方案，本方案不仅效率高，更符合量子远距传态（teleportation）的原始定义，而且 容易扩展到同时传输多个未知量子态和多粒子最大纠缠态。     

通信保密技术的革命——量子保密通信技术综述

量子保密通信技术由于其具有严格意义上的安全性,得到各国政府及相关研究机构的广泛关注,并在近年来取得突破性进展。简述了量子力学基本原理、量子密钥分发的经典理论方案及具体实现技术;总结了国内外量子密钥分发技术发展的现状和水平;分析了量子保密通信存在的问题并展望了未来的发展趋势。     

基于纠缠度计算的低轨道量子卫星通信切换算法

为了解决低轨道(Low Earth Orbit, LEO) 量子卫星通信的越区切换问题,提出了基于纠缠度计算的量子卫星通信切换算法。在卫星与终端距离和量子噪声的作用下,得出了环境与量子系统消相干后两粒子系统的纠缠度,并且系统始终选择与终端纠缠度最大的卫星进行切换。仿真结果表明,LEO卫星在700km和1400km轨道上在一定纠缠度下的切换成功率可达到95%以上,这很好的实现了量子卫星的平稳切换,对于构建未来全球量子通信系统及其标准的制定有着重要的技术支撑作用。     

基于隐形传态的跨中心量子身份认证方案

基于量子光学中的隐形传态原理和量子纠缠交换技术,提出一个网络中跨中心的量子身份认证方案。在分布式网络系统中,通过客户端和服务端之间,以及服务端相互之间的量子信道共享EPR纠缠对进行信息传输,同时在经典信道上也进行必须的交互协商,实现了无条件安全的量子身份认证。其无条件安全性得到了量子力学原理的保证,与EPR密钥分发协议的安全性相同。与已有的量子身份认证方案相比,该方案克服了点对点的量子身份认证方案的缺点,具有可跨中心认证的优点,扩大了认证的范围,具有更好的灵活性和实用性。     

一种安全的量子明文直接传送方案

介绍了一种安全的量子明文直接传送方案—乒乓协议,该协议通过对EPR纠缠对的局域操作能够进行确定性量子通信。     

量子通信技术发展现状及面临的问题研究

量子通信具有更高的传输速率和更可靠的保密性,是世界各国正在研究和发展的通信技术热点之一。首先介绍量子通信技术的基本概念、发展历程、系统架构、特点优势,然后重点阐述国内外量子密钥分配、量子隐形传态、量子安全直接通信、量子机密共享等技术的研究进展情况,最后分析量子通信技术研究和发展过程中面临的困难及局限。     

基于团簇态的跨中心量子网络身份认证方案

利用连续两次量子隐形传态技术,提出了基于四粒子团簇态的跨中心量子网络身份认证方案,实现了分布式量子通信网络中对客户的身份认证。在该方案中,认证系统包括主服务器和客户端服务器,主服务器和客户端服务器之间通过共享四粒子团簇态为量子信道进行通信,客户所有的操作都在客户端服务器上进行,不直接与主服务器进行通信。身份认证全部由服务器根据量子力学原理进行,保证了认证方案的安全性。最后,对该方案进行了安全性分析。     

利用线性光学器件实现三体纠缠相干态的纠缠交换

利用一个两体最大纠缠相干态作为量子通道,通过线性光学器件实现了连续变量纠缠态的纠缠交换方案。我们采用分束器和相移器这两种线性光学器件,借助量子隐形传态的思想,实现了三体纠缠相干态的纠缠交换,这一纠缠交换只有一种测量过程是失败的,但几率很小。详细的分析显示,当光场平均光子数大于2,成功纠缠交换任意三体纠缠相干态的概率和总平均最小保真度接近1。     

Jaynes-Cumming模型中几种量子纠缠测量熵的比较

通过求解二能级Jaynes-Cummings模型,得到J-C模型中原子与光场的约化密度矩阵,并通过原子与光场的约化密度矩阵计算量子线性熵、von Neumann熵与原子Wehrl熵,给出熵随时间的演化关系,利用上述三种量子熵分别对量子纠缠进行测量,并分析系统量子熵与系统量子布洛赫球面结果的关系,研究发现上述三种熵随时间演化结果相似,都可以作为量子纠缠的测量理想的工具。     

正则变量的量子隐形传态

利用位置和动量、相位和粒子数这两对正则共轭可观察量,研究了两种不同类型的量子隐形传态方案,把连续变量和分离变量的量子隐形传态统一到正则量子隐形传态的框架中.正则共轭可观察量在量子隐形传态中扮演了三重角色:首先,两个对易的正则可观察量,如相位差和粒子数和的共同本征态提供了一个两系统间的量子通道;其次,对另外两系统的一对正则可观察量进行了Bell基测量;最后,由单个系统的正则共轭观察量构成了两个局域的么正变换以恢复这个未知的量子态.