两粒子非最大纠缠态的量子非局域性

利用Bell—CHSH(Clauser—Horne—Shimony—Holt)不等式研究两个自旋为1／2的原子所构成的量子态的量子非局域性，计算表明两个自旋为1／2的原子所构成的非最大纠缠态，它的量子非局域性与量子态之间的纠缠度和极角有关；而所构成的最大纠缠态的非局域性只与极角有关。     

利用部分纠缠态确定性实现量子远程态制备

提出了一种利用局域操作和经典通讯经由任一纠缠纯态与辅助纠缠态远程实现量子态制备的方案.该方案由一个广义测量(即正定算符值测量,简称POVM)、单边经典通讯和相应的幺正操作来完成.首先,讨论了两维部分纠缠态作通道的情形,然后将其推广到高维粒子纠缠态的情况.     

远程制备多粒子纠缠态优化方案

提出了一个较好的远程制备多粒子的纠缠态的方案,先讨论用(N+1)粒子的纠缠态作为量子通信信道制备2N粒子的纠缠态.然后在研究用一个(N+1)粒子的纠缠态和一个(N+2)粒子的纠缠态作为量子通信信道制备(2N+1)粒子的纠缠态.与现在已有人提出的制备多粒子的纠缠态的方案相比,这个方案的优点是仅花费了两位经典位和只有一次两粒子的投影测量.     

中国科大首次实验实现量子纠缠态自检验

正中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在量子信息领域研究中取得新进展,该团队李传锋、陈耕等人在测量设备不可信条件下实验获知了未知量子纠缠态保真度信息,首次在国际上实现了量子纠缠态的自检验。该研究成果于12月13日发表在国际期刊《物理评论快报》上。量子纠缠是量子信息领域的重要资源。学术界通常采用量子态层析的办法来测定量子纠缠态,这种方法类似于医院中的CT扫描。通过量子态层析可以重构出纠缠态的形式,进而获得纠缠态的保真度等重要信息。然而量子态     

通过纠缠交换来实现两个三态纠缠态粒子的量子几率隐形传态

提出了一种利用纠缠交换的方法来实现一未知的两个三态纠缠态粒子的量子几率隐形传态的方案.在此方案中发送者A lice只要进行两次B e ll态测量,并将测量结果通过经典信道告诉Bob,Bob根据接收到的信息即可通过相应的幺正变换来重建A lice要传输的量子态.     

用非最大纠缠态实现三粒子部分纠缠态的量子受控传递

由于制备与传输中的环境耦合,现实中的纠缠态大部分是非最大纠缠态．在研究现有量子受控传递方案的基础上,提出了一种利用非最大纠缠态作为量子通道来几率地传输三粒子部分纠缠态的量子控制方案．在该方案中,选择量子通道中的一个粒子作为控制粒子,发送者进行一次Bell基测量和2次Hadamard门测量;控制者实施一次Hadamard门测量,并将他们的测量结果利用经典信道发给接收者;接收者根据他们的测量结果进行适当的幺正变换以及一些必要的投影测量就能得到待传的未知量子态．该方案是一种基于非最大纠缠态的几率受控的隐形传态方案,可以应用于远程量子计算、远程量子克隆、量子远程控制等．     

n-粒子赤道态的受控远程制备

为了解决多量子态的制备问题,首先提出一种构造2n+1-量子纠缠态的方法,并给出其量子线路图。其次,采用2n+1-量子纠缠态为信道,出来远程制备一个任意n-量子赤道纠缠态的方案。该方案在控制者Charlie的协助下,Alice通过多量子投影测量和经典通信,Bob采用简单酉变换就能以100%的概率成功重构任意n-量子赤道态。进一步,通过任意二量子态和任意三量子态的制备的具体实例,说明了上述关于一般多量子赤道纠缠态远程制备协议是可行的。     

基于d维六粒子Cluster态的任意qudit态远程联合制备

提出利用d维六粒子Cluster态的任意高维量子态确定远程联合制备方案.首先考虑了基于d维六粒子Cluster态的任意双粒子qudit态远程联合制备方案,然后提出了基于六粒子Cluster态的任意单粒子qudit态双向远程联合制备方案.在方案中,两个发送方共享需制备量子态信息,第一发送方依据已知需制备量子态信息对纠缠粒子执行半正定算子测量(POVM),第二发送方依据第一发送方测量结果以及已知需制备量子态信息对纠缠粒子选择执行适当的正交投影测量,接收方依据所有发送方测量结果对纠缠粒子执行相应的局域幺正操作,就可以在他的粒子上重建需制备量子态.通信方使用高维Cluster态为量子纠缠信道完成高维量子态远程联合制备,与其他方案相比,具有信道容量高的优点.     

未知单量子态的传输

提出了利用三粒子纠缠W态作为量子信道,通过POVM测量来实现未知单量子态的控制传输方案;未知单量子态的控制传输还可以通过引入辅助粒子和适当的幺正变换来实现.     

三体量子系统的量子导引方案

复合量子系统的量子导引(Quantum Steering),又称量子操控,是指通过某个子系统上的测量来导引(操控)另一系统的状态.它是介于量子纠缠与Bell非局域性之间的一种非对称量子特性.正是这一特点使得量子导引能在许多方面发挥重要作用,因而备受学者的广泛关注.两体系统中的量子导引已有许多研究,而多体量子系统比两体系统拥有更加复杂的结构,其中的导引方案更加多样化.本文提出三体量子系统中的两种量子导引方案,称为"单边设备独立导引方案"与"双边设备独立导引方案".根据局域隐态的可分性与局域隐变量的独立性,每个导引方案又包括两个导引情景.在描述物理思想的基础上,提出了三体量子态不可导引与可导引的数学定义,给出了量子态不可导引的充要条件及充分条件.     

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.     

N粒子纠缠GHZ态的控制性概率传送

提出了一种把N粒子纠缠GHZ态从发送者Alice传送给远方的接收者Bob的控制性隐形传送方案.在传送过程中,N对非最大纠缠EPR态和m粒子GHZ态被选择作为量子通道.发送者Alice先对它所拥有的粒子做贝尔态测量,然后每一位控制者对它们各自所拥有的GHZ态粒子先进行Hadamard变换再做投影测量,之后将它们的最终测量结果通过经典通道告知给接收者Bob,根据接收到的经典信息,Bob通过引入一个辅助粒子并且对它所拥有的粒子做唯一的通用幺正变换,就可以重现原始态.结果显示,传送成功的总概率为2N+1-m∏N k=1|ak|2,任何一个控制者的信息缺失都将导致传送的失败.     

Impossibility of deleting an unknown quantum state

A photon in an arbitrary polarization state cannot be cloned perfectly. But suppose that at our disposal we have several copies of a photon in an unknown state. Is it possible to delete the information content of one or more of these photons by a physical process? Specifically, if two photons are in the same initial polarization state, is there a mechanism that produces one photon in the same initial state and the other in some standard polarization state? If this could be done, then one would create a standard blank state onto which one could copy an unknown state approximately, by deterministic cloning or exactly, by probabilistic cloning. This could in principle be useful in quantum computation, where one could store new information in an already computed state by deleting the old information. Here we show, however, that the linearity of quantum theory does not allow us to delete a copy of an arbitrary quantum state perfectly. Though in a classical computer information can be deleted (reversibly) against a copy, the analogous task cannot be accomplished, even irreversibly, with quantum information.     

基于4粒子纠缠态的未知3粒子态概率量子隐形传态

使用4粒子纠缠态作为量子信道,在对4粒子纠缠态的纠缠系数方面并没有做确切要求的前提下,完成了未知3粒子纠缠态的隐形传态.在传输过程中,发送方对2对粒子进行Bell测量并公布结果,然后再对4粒子中的一个粒子作Hadamard操作之后,也对其进行测量,且将测量结果通过经典信道公布.接收方引进2个辅助粒子并实施一次控制非操作,再进行一组适当的幺正变换,便可实现未知3粒子纠缠态的概率量子隐形传态.     

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.     

N粒子部分纠缠态的量子受控传递

由于制备与传输中的环境耦合,现实中的纠缠态大部分是非最大纠缠态．在研究现有量子受控传递方案的基础上,提出了一种利用非最大纠缠态作为量子通道来概率地传输N粒子部分纠缠态的量子控制方案,在该方案中,利用非最大（N＋2）-粒子GHZ态作为量子通道,在发送者进行一次Bell基测量、N-1次Hadamard门操作及｜0〉和｜1〉基测量,控制者实施一次Hadamard门操作及｜0〉和｜1〉基测量之后,接收者根据他们的测量结果,再进行一些适当的幺正变换以及一些必要的投影测量就实现了N粒子未知量子态的受控传递．该方案是一种基于非最大纠缠态的概率受控的隐形传态方案,并且成功的概率为2｜a｜^2。     

Deterministic quantum teleportation with atoms

Teleportation of a quantum state encompasses the complete transfer of information from one particle to another. The complete specification of the quantum state of a system generally requires an infinite amount of information, even for simple two-level systems (qubits). Moreover, the principles of quantum mechanics dictate that any measurement on a system immediately alters its state, while yielding at most one bit of information. The transfer of a state from one system to another (by performing measurements on the first and operations on the second) might therefore appear impossible. However, it has been shown that the entangling properties of quantum mechanics, in combination with classical communication, allow quantum-state teleportation to be performed. Teleportation using pairs of entangled photons has been demonstrated, but such techniques are probabilistic, requiring post-selection of measured photons. Here, we report deterministic quantum-state teleportation between a pair of trapped calcium ions. Following closely the original proposal, we create a highly entangled pair of ions and perform a complete Bell-state measurement involving one ion from this pair and a third source ion. State reconstruction conditioned on this measurement is then performed on the other half of the entangled pair. The measured fidelity is 75%, demonstrating unequivocally the quantum nature of the process.     

非最大量子纠缠信道的量子态传送——在腔QED系统中利用非最大三粒子纠缠GHZ态传送未知原子态

讨论在腔QED中如何利用非最大三粒子纠缠GHZ态实现未知单原子态、两原子纠缠态的概率隐形传送.在量子态传送过程中需要引入一个辅助粒子以解决使用非最大纠缠量子信道导致的态畸变问题.本方案在两原子与腔相互作用的整个过程中,由于经典场同时对两原子进行驱动,量子态的演化不依赖于腔场的态,因而不受腔泄漏和热腔场的影响.