噪声环境下纠缠相干态的量子关联特性

着重研究了在振幅噪声环境下两体纠缠相干态(Entangled Coherent State,ECS)与贝尔态的量子关联演化.用形成纠缠熵(Entanglement of Formation,E)、量子失协(Quantum Discord,QD)、测量诱导扰动(Measurement-Induced Disturbance,MID)及几何量子失协(Geometric Measure of Quantum Discord,GQD)来计算纠缠相干态在噪声环境下的量子关联演化,发现纠缠相干态的量子失协随着r先减小再增长,然后又逐渐衰减至0,其测量诱导扰动则随着r单调衰减到0,而量子失协以及测量诱导的扰动在振幅衰减影响下比形成纠缠熵演化更加持久.通过对比分析,发现对称与非对称噪声通道下贝尔(Bell)态不一定比纠缠相干态的纠缠度更高,纠缠相干态以及贝尔态的量子关联影响区别不是很明显.     

双模减单光子压缩真空态的量子退相干和非局域性动力学

本文研究了双模减单光子压缩真空态的量子退相干和非局域性动力学．数值计算了相对熵纠缠度和计算分析了线性熵纠缠度．并进一步计算了基于膺自旋算符的Bell不等式，发现Bell不等式总是违背的．因此，可以确定退相干只能减少双模减单光子压缩真空态的纠缠量，不能完全消除纠缠．     

基于一个共享辅助逻辑Bell态的抗集体噪声鲁棒量子对话

本文分别提出两个抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒量子对话(Quantum Dialogue,QD)协议.在每个提出的QD协议中,每个由4物理量子比特构成的4个逻辑Bell态被用于对抗集体噪声.信息泄露问题通过从一个通信方向另一个通信方直接两步传送辅助逻辑Bell态来克服.Bell态测量而非4量子比特联合测量被用于解码.抵抗窃听者主动攻击(如截获-重发攻击、测量-重发攻击、纠缠-测量攻击和木马攻击)的有效性能够得到保证.     

Werner态对Bell不等式的最大违背及其关联

计算Werner态对Bell不等式的最大违背及其用互信息和相对熵度量的关联。计算结果表明:对Werner态使Bell不等式有最大违背的测量恰能从其中提取最多信息;在关联的两种度量方法下,quantum discord描述的量子关联均大于经典关联,而纠缠描述的量子关联甚至在Bell不等式有最大违背的情况下也不一定大于经典关联。这说明quantum discord比量子纠缠能更好地描述关联的非定域性,从而使其在量子通信和量子计算中有更广泛的应用。     

集体噪声信道上错误容忍量子隐写

本文提出两个集体噪声信道上错误容忍量子隐写(Quantum Steganography,QS)协议.一个是抗集体退相位噪声的,另一个是抗集体旋转噪声的.逻辑Bell态(即4量子比特DF态)被用于克服这两类集体噪声.构建在常规量子安全直接通信(Quantum Secure Direct Communication,QSDC)信道的用于传递秘密消息的量子隐秘信道是通过对2个逻辑Bell态交换纠缠来建立.Bell态测量而非4量子比特联合测量被用于解码.而且,信道容量高达4比特每轮隐秘通信.另外,协议的不可见性和安全性都能得到保证.     

利用纠缠—压缩光脉冲进行定位

在利用经典方法进行定位中,存在一个无法超越的极限,那就散粒噪声极限,为了突破该极限,使用了纠缠—压缩光脉冲,其同经典方法相比,测量精度上有了显著的提高,其中部分原因是因为用了纠缠态,另一部分原因则是用了压缩态。     

相位阻尼下Bell对角态的演化

导出相位阻尼下Bell对角态的演化密度矩阵,计算演化态的量子关联(纠缠,quantum discord,quantum disso-nance)和经典关联。计算结果表明:在演化过程中量子关联逐渐消失,经典关联增加,在量子关联全部消失后经典关联就是总关联,Bell对角态关联是次可加的;在所有的量子关联中纠缠最为脆弱易于发生退纠缠,在外界环境作用下quantum discord也可死亡与重生。     

非最大纠缠GHZ态的受控量子隐形传态

提出2种方案来完成非最大纠缠GHZ态的受控量子隐形传态,2种方案的信道分别为非最大纠缠EPR对和GHZ态的复合以及非最大纠缠EPR对和W态的复合.为提高隐形传态的安全性和可控性,2种方案中发送者和接收者之间都没有直接的量子纠缠信道,发送者需要向控制者提出申请,控制者同意后进行Bell基测量,从而使发送者和接收者之间建立量子纠缠信道.随后,发送者进行Bell基测量和von-Neumann测量.接收者根据控制者和发送者的测量结果进行幺正变换,完成隐形传态.     

联合噪声下的量子离物传态

提出了利用四光子纠缠态进行联合退相位噪声和联合转动噪声下的量子离物传态方案.信息态的发送者Alice,根据噪声的不同,制备不同的四光子纠缠态,并把其中两个光子发送给Bob,另两个光子保留.Alice对手中的信息态和其中一个保留态进行联合Bell基测量,从而把信息态的部分信息转移到了Bob手中的光子上,然后Alice和Bob再对相应的光子做单光子测量,Bob根据单光子测量结果对手中未做单光子测量的光子实施合适的酉算符操作,从而得到信息态,实现联合噪声下的量子离物传态.本方案牵涉到两方(Alice和Bob),可以推广到多方可控离物传态.另外方案中仅需要进行联合Bell基测量和单光子测量,在实验上具有可行性.     

联合噪声下确定的安全量子通信

提出了两个抗联合噪声的确定的安全量子通信方案. 一个用于在联合转动噪声下进行安全的量子通信, 另一个用于在联合退相位噪声下进行安全的量子通信. 量子通信的双方利用他们的子系统之间的量子关联有效地完成窃听检测. 为了在联合噪声下进行安全的量子通信, 发送方需要制备一串三光子纠缠态, 但通信双方仅需要采用单光子测量获得信息, 而不是Bell态测量. 这一特点使得我们的方案在实际应用中更方便.     

远程无线电导航系统的定位误差分析及其仿真

针对无线电导航系统定位的原理，根据双曲线定位的特点详细地推导了径向定位误差，并且分析了几何精度因子对定位精度的影响．最后仿真了不同台址的分布随着经、纬度和距离的变化，其影响定位的GDOP三维分布图和等精度曲线平面图．     

功分热态微波信号的导航测距测角方案及性能分析

根据光学中应用热光场的二阶关联特性,得到与纠缠光场相类似的关联成像、时钟同步和关联测距等方法,将其延伸至微波频段,利用热态微波信号进行二阶关联导航测距测角。热态微波信号用于二阶关联测距测角的过程为,首先用功分器对制备的热态微波信号分成相同功率的两路,并将功分后的2路热态微波信号通过两个天线发射,然后在接收端对2路信号进行实时功率测量,对测得的功率波形进行相关运算,通过对关联峰值的提取,计算出2路信号传播的距离差,进而应用干涉式测角原理推导出目标方位角信息。通过实验和仿真方法对热态微波信号的导航测距和测角方案进行了分析验证,利用热态微波场的真随机特性,能够解决以往无线电导航定位中由于信号周期性引起的整周模糊问题,并且拥有更好的抗噪性能、抗多径能力,使定位精度得到提高。     

三态叠加多模Schrdinger-cat态纠缠光场的不等幂次高次差压缩

引入了由多模复共轭相干态、多模复共轭虚相干态和多模真空态的线性叠加所组成的三态叠加多模Schr dinger-cat态纠缠光场,利用多模压缩态理论研究了这种光场的广义非线性不等幂次高次差压缩特性。结果发现:①真空场对此猫态光场的不等幂次高次差压缩效应没有影响;②在一定条件下,此猫态光场的两个正交相位分量可分别呈现出不等幂次高次差压缩效应;而在另外的条件下,此猫态光场的两个正交相位分量则可同时出现上述的不等幂次高次差压缩效应。     

Stimulated emission of polarization-entangled photons

Entangled photon pairs-discrete light quanta that exhibit non-classical correlations-play a crucial role in quantum information science (for example, in demonstrations of quantum non-locality, quantum teleportation and quantum cryptography). At the macroscopic optical-field level non-classical correlations can also be important, as in the case of squeezed light, entangled light beams and teleportation of continuous quantum variables. Here we use stimulated parametric down-conversion to study entangled states of light that bridge the gap between discrete and macroscopic optical quantum correlations. We demonstrate experimentally the onset of laser-like action for entangled photons, through the creation and amplification of the spin-1/2 and spin-1 singlet states consisting of two and four photons, respectively. This entanglement structure holds great promise in quantum information science where there is a strong demand for entangled states of increasing complexity.     

光场压缩态与纠缠态的增强及量子信息网络

光场压缩态和纠缠态是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源.文章简要介绍光场压缩态和纠缠态的增强及其在量子密钥分发、连续变量多组分纠缠态光场的制备、量子通信网络和量子计算中的应用.     

两纠缠原子与相干态光场相互作用过程中光场的动力学特性

文章采用数值计算方法研究了两全同二能级纠缠原子与相干光场相互作用过程中光场的动力学特性;结果表明,光场压缩与两原子纠缠度之间存在着很强的关联,在光场不太强,某一特定时刻,对于任一纠缠态下,光场可以完全被压缩。     

两纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法, 研究了两全同二能级纠缠原子与二项式光场相互作用过程中光场的量子特性. 结果表明, 光场的二阶相干性质和压缩效应与两原子体系纠缠度和二项式光场参数相关联, 选择合适的系统参数, 光场涨落可以被完全压缩.     

Generation of optical 'Schrödinger cats' from photon number states

Schr?dinger's cat is a Gedankenexperiment in quantum physics, in which an atomic decay triggers the death of the cat. Because quantum physics allow atoms to remain in superpositions of states, the classical cat would then be simultaneously dead and alive. By analogy, a 'cat' state of freely propagating light can be defined as a quantum superposition of well separated quasi-classical states-it is a classical light wave that simultaneously possesses two opposite phases. Such states play an important role in fundamental tests of quantum theory and in many quantum information processing tasks, including quantum computation, quantum teleportation and precision measurements. Recently, optical Schr?dinger 'kittens' were prepared; however, they are too small for most of the aforementioned applications and increasing their size is experimentally challenging. Here we demonstrate, theoretically and experimentally, a protocol that allows the generation of arbitrarily large squeezed Schr?dinger cat states, using homodyne detection and photon number states as resources. We implemented this protocol with light pulses containing two photons, producing a squeezed Schr?dinger cat state with a negative Wigner function. This state clearly exhibits several quantum phase-space interference fringes between the 'dead' and 'alive' components, and is large enough to become useful for quantum information processing and experimental tests of quantum theory.     

Experimental long-lived entanglement of two macroscopic objects

Entanglement is considered to be one of the most profound features of quantum mechanics. An entangled state of a system consisting of two subsystems cannot be described as a product of the quantum states of the two subsystems. In this sense, the entangled system is considered inseparable and non-local. It is generally believed that entanglement is usually manifest in systems consisting of a small number of microscopic particles. Here we demonstrate experimentally the entanglement of two macroscopic objects, each consisting of a caesium gas sample containing about 1012 atoms. Entanglement is generated via interaction of the samples with a pulse of light, which performs a non-local Bell measurement on the collective spins of the samples. The entangled spin-state can be maintained for 0.5 milliseconds. Besides being of fundamental interest, we expect the robust and long-lived entanglement of material objects demonstrated here to be useful in quantum information processing, including teleportation of quantum states of matter and quantum memory.     

任意多体高维偏振纠缠态的有效制备

纠缠态与高维量子态是量子信息科学关注的焦点,在光学领域,如何有效制备高维纠缠态是值得探讨的问题．基于交又相位调制技术,利用单光子高维空间态作为辅助,通过纠缠光子对与单光子之间的相互作用,以及多光子的干涉,可以制备出任意系数的两体高维偏振纠缠态．其成功概率由高维偏振量子态,也就是多光子干涉决定．同时,这一方案可以很容易推广到任意多体高维偏振纠缠态的制备．所制备纠缠态的灵活性,将为研究高维纠缠态的性质、多体相互作用等问题提供一定的便利．