3粒子GHZ态的量子远程克隆

提出了一个能实现3粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案:运用2个4粒子纠缠态作为量子信道,通过发送者的2次Bell测量、Hadamard变换、单粒子测量及经典通信;2个接收者进行相应的幺正变换、引入附加粒子和通过Toffoli门,就可以得到原未知态的近似拷贝,此方案的保真度与输入态有关.另外,还推广了一种实现N粒子GHZ态1→2的量子远程克隆方案.     

应用Bell态叠加态的量子稠密编码方案及其核磁共振实现

提出了应用Bell态叠加态的量子稠密编码方案. 广义Grover算法用于制备初始纠缠态, 算法的逆运算用于实现解码过程的纠缠态测量. 与已有的量子稠密编码方案相比, 方案中使用了Bell态之外的其他纠缠态. 在核磁共振量子计算机上演示了我们的方案, 得到了相应的操作. 实验结果与理论预期一致. 借助1个2态辅助系统, 提出了可传递8个信息的方案.     

基于非对称量子信道的非局域N-qubit受控幺正门的网络设计与优化

本文提出在非对称量子信道辅助下有效地实现非局域N-qubit受控幺正门的局域操作方案.分别设计两个量子网络去实现该非局域门.方案一用(N–2)个对称的qubit-qubit Bell态和一个非对称的qubit-qudit Bell态作为量子信道.它利用qubit-qudit Bell态中qudit的(N–2)个附加能级将(N–1)个非局域控制态的多个计算基态"隐藏"起来,简化了该非局域门的操作.该方案的缺陷是,qudit的能级和所耗费的1-qudit门随N增加.在不改变网络功能的条件下,方案二用(N–1)个非对称的qubit-qutrit Bell态作为量子信道,对方案一进行了优化.该方案分别利用(N–1)个qutrit的第3能级仅将(N–1)个非局域控制态的某个计算基态"暴露"于随后的操作,进一步降低了网络的复杂度,提高了操控速度.值得注意的是,两个方案在不使用辅助系统的条件下所需的局域二体门仅为(3N–4)个.     

基于腔QED中实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案.例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆.在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响.     

利用部分纠缠的量子信道确定性地实现N→1和1→N的受控量子远程旋转

提出利用部分纠缠的量子信道确定性地实现多个发送者1个接受者和1个发送者多个接受者的受控量子远程旋转方案.首先考虑利用两个(N?M?1)粒子部分纠缠的Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态确定性地实现N个发送者在M个监控者的控制下确定性地将她们的旋转分别传给远处接受者的操作(N→1).然后考虑在一个(2K?M?1)粒子部分纠缠的Einstein-Podolsky-Rosen(EPR)-GHZ态或K个(M+2)粒子部分纠缠的GHZ态辅助下,发送者随意地将她的旋转分为N份(NK)并在M个监控者的控制下确定性地将它们分别传给远处N个接受者的操作(1→N).方案中,量子旋转的发送者或接受者或监控者的正定算符值测量(POVM)起着关键作用,我们给出了它们的数学表式.值得注意的是,用非理想的量子信道可确定性地实现N→1或1→N的量子远程旋转.这些方案可用于量子秘密共享,量子选举等,它们具极强的保密性.     

基于绝热演化通道的任意比特对称Dicke态的制备

根据绝热通道技术及暗态的演化机制,提出多个囚禁离子量子比特的纠缠Dicke态制备方案.该方案实现了处于激发状态的离子数连续可调,可完成任意对称Dicke态的制备.离子阱系统处于暗态,且能按照量子绝热演化进行,对试验参数的涨落不敏感.离子阱系统具有良好的屏蔽性,使离子几乎不受外界环境的影响,对离子比特的量子操作有更高的保真度.     

强调制脉冲方法制备NMR子空间有效纯态

使用强调制脉冲方法在核磁共振系统中实验制备出量子计算所需的有效纯态.在数值搜索方法的辅助下优化参数获得的强调制脉冲辐照能准确地执行三量子位系统中的核选幺正演化操作.与低功率的核选脉冲相比,强调制脉冲方案不仅减少实验脉冲序列中的脉冲数目,而且降低了脉冲（时间）宽度.还在实验上同时制备出了一对两量子位子空间有效纯态,由NMR频谱重构出的自旋量子系统状态与理论预期吻合.整个实验方案中所用到的强调制脉冲宽度都明显比执行同一幺正操作的低功率（核选）脉冲的宽度短,因此减少了脉冲操作时间段内系统弛豫以及环境噪声下的量子系统退相干对量子计算的影响.量子计算向更多的量子位扩展必然需要数目更多的脉冲操作,这时强调制脉冲的优势就会明显体现.     

基于原子系综系统实现Controlled-Hadamard 门和制备多量子比特的W-type态

提出了利用Rydberg阻滞机制,实现基于原子系综系统的控制Hadamard门和制备n个量子比特W-type态的方案.在该方案中,选取Rydberg态为激发态,其是1个辅助态,2个基态作为编码态. 由于控制Hadamard 门实现的操作时间比激发态的寿命小得多,因此,激发态的衰减效应可以忽略不计. 该方案可以得到高保真度的n个量子比特W-type态,且该方案在量子信息处理方面具有可扩展性.     

基于腔QED系统实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,它提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案。例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆。在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响。     

未知二粒子纠缠态及其正交态的概率克隆

提出一个实现二粒子纠缠态及其正交态的概率克隆方案.此方案分为两个步骤,第一步通过一个四粒子簇态作为量子信道实现未知二粒子纠缠态的量子隐形传输,第二步在态的制备者的帮助下实现二粒子纠缠态及其正交态的概率克隆.     

压缩算子导致的原子对称Dicke态

在腔QED系统中,我们提出一种基于腔模压缩态实现多量子比特平衡Dicke态的方案.此方案最后利用对腔模的真空状态检测确切实现平衡对称Dicke态,由于最后腔模检测需为真空态,腔模-原子的相互作用过程可以通过虚激发过程实现.因此,该方案中纠缠态保真度对实验参数的涨落不敏感.原则上该方案可以扩展到任意偶数个原子相互作用的情况.     

基于GHZ态与cluster态的双向量子操作传送

结合双向隐形传态与量子操作传送,利用GHZ态与cluster态提出2个双向量子操作传送方案.2个方案中,使用Bell基测量和单粒子测量,受控非门操作以及适当酉变换,Alice可以把一个未知的任意单粒子酉操作U_A作用于Bob所在的量子系统,同时,Bob能把一个任意的单粒子酉操作U_B作用在Alice的系统,从而实现操作的双向传递.2个方案都能以概率1成功实现.最后与已有的双向协议进行比较,结果表明所提方案具有一定的优势.     

基于 Λ 型原子的纠缠态融合研究综述

量子纠缠描述2个或多个系统间非局域、非经典的关联.由于多粒子纠缠态的量子非局域性比2粒子纠缠态的强,因此其在量子信息中应用更广泛.在Λ型3能级原子中,处于低能态原子的自发辐射能有效抑制,因此可将量子信息编码在Λ型3能级原子的2个基态上.该文介绍纠缠态融合的概念,综述基于融合机制制备Λ型3能级原子纠缠态的几种方案,最后给出总结与展望.     

利用2个EPR对实现3粒子GHZ态的控制隐形传态

为了实现经济的控制隐形传态,提出一种利用2个部分纠缠EPR对实现3粒子GHZ态的概率隐形传输方案.该方案首先需要发送者向控制者申请量子信道,若控制者同意,才能通过纠缠交换,使发送者和接收者之间建立量子信道.然后发送者进行一次Bell基联合测量、两次H变换和两次单粒子测量.接收者根据发送者和控制者的测量结果,引入辅助粒子,进行两次控制非门操作和相应的幺正变换,就可以得到原始未知信息态的信息,传输成功的概率为4|a|~2|c|~2.该方案可以推广到N粒子GHZ态的控制隐形传输.若增加到N个EPR对为量子信道,还可以推广到(N-1)个控制者参与的N粒子GHZ态的控制隐形传输.该方案可以很好的应对一般的窃听方式.     

腔QED系统中三原子纠缠态的受控辅助克隆

提出一个对未知三原子纠缠态辅助克隆的腔QED方案.该方案包括两个阶段,首先用两个两原子纠缠态和一个三原子纠缠态作为量子信道实现对未知三原子纠缠态的受控隐形传态,其次,在态制备者的帮助下,信息发送方实现对未知三原子纠缠态的辅助克隆.     

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.     

基于低Q腔的无集体弛豫量子信息处理

研究了原子囚禁于光学腔系统在低Q腔条件下的输入输出过程,将2个原子编码为在集体弛豫无消相干子空间(Collective-relaxation Decoherence-free Subspaces,CRDFS)内的逻辑量子比特,提出了2种构建光子和逻辑量子比特之间的杂化受控相位翻转门(Hybrid Controlled-phase-flip (CPF) Gate)的理论方案.基于此CPF门,说明可以实现在CRDFS内逻辑量子比特的纠缠态制备.该方案只需要低Q腔和中度耦合条件,这比之前的方案实验上更容易实现.     

利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案

为保证信息安全,提出了一种利用非最大纠缠态的量子信息隐藏方案.该方案建立在双粒子量子系统纠缠态的非定域性质的基础上,信息被编码于双粒子系统的整体态,然后,这两个粒子分配给两个人,他们只允许做定域操作而且彼此之间只能交换经典信息.这样,信息就被隐藏起来.相对于使用最大纠缠态的方案,该方案更容易实现.研究结果证明:该方案可以被用于网络上保存秘密信息.     

未知二粒子纠缠态的辅助克隆

提出一个以三粒子GHZ态为量子信道的未知二粒子纠缠态及其正交态的概率克隆方案.此方案中,发送方Alice和接收方Bob对未知态的信息一无所知.首先Alice对他的粒子实施贝尔测量,在得知Alice的测量结果后,通过引入辅助粒子并执行控制非门操作后,Bob可成功地接收未知态.随后在态的制备方Victor的帮助下,Alice以一定的概率获得未知二粒子纠缠态及其正交态的复制.该方案同样适合量子信道是非最大纠缠态的情况.此外,量子纠缠资源和经典信息损耗在该方案中均得到了节省.     

基于微腔中自生长量子点的量子光信息存储

提出一个基于微型圆盘光学谐振腔（microdisk structure cavity）中自生长量子点的量子光信号存储方案,该方案利用量子光场和量子点系综自旋态之间的Raman过程来实现长时间的量子光信号存储.该方案的主要优势在于：使用全光学Raman过程来耦合光信号和腔中量子点的导带能级,使系统有可能存在较长的相干时间.此外,这种微腔中自生长量子点的工艺比较成熟,使该方案便于实验上实现、控制和大规模集成.