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。     

态克隆中的正交性条件

广义量子不可克隆定理使两个量子态仅当它们正交时才能被同一物理过程克隆，但当两个粒子形成纠缠态时，对其中某个粒子态克隆时正交性条件并不存在。     

量子区分与量子克隆简述

在经典信息理论中,编码状态可以精确复制与区分;而在量子信息中,由于态的叠加性存在,使得非正交态不可区分,量子态不可复制与删除.但是,量子态的区分和克隆在新型的量子信息科学中具有广泛的应用,例如量子密码的接收和窃听等.本文简要介绍量子态的区分和克隆的数学概念及相关研究结果.     

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.     

量子隐形传送两体任意态的真实四体纠缠通道方案

提出了一种用真实的四体最大纠缠态实现两体任意量子态的隐形传送方案,构建了16个正交完备基矢,这些基矢都是真实的四体纠缠态,即不能写成直积的形式.该方案揭示了一种四体纠缠态的某种特殊纠缠属性,并表明从某种意义上来讲,还可以从这样的一个四体纠缠态中提取出2个Bell态的纠缠.     

量子信息的几率删除

通过一个幺正变换U和一个测量过程M,对于从一个量子态集合{|ψ₁〉, |ψ₂〉}中随机选出的两个非正交态,实现几率删除的方案。比较了量子删除和量子克隆物理过程的差异及其效率。     

相干矢量表象中的量子相干性度量

量子相干性度量最近是量子资源理论中的热点任务. Baumgratz等人已经于2014年提出严格的相干性度量框架.在该框架中,相干性度量的定义要求把量子态固定在希尔伯特空间中一组特定基矢上,其结果是在同一度量下,基矢的变换会引起同一量子态的相干性发生改变.在相干矢量表象中利用相干矢量的旋转性质,一种基于相干矢量归一化模长的相干性度量被提出.在该度量中,同一量子态的相干性独立于基矢的选择.基于该度量的非相干态和非相干算符已经分别定义为经典最大混合态和酉算符.同时,三条重要性质已经得到,分别为非负性、凸性和非相干操作不变性.     

构造不变子空间计算光子克隆的保真度

研究了双模辐射场和几个三能级原子的相互作用,计算了光子克隆的平均保真度随时间的变化,对数值计算过程进行了简化. 在对量子态的演化进行数值计算中,一般是在整个Hilbert空间进行计算.如果系统的空间维度很大,则数值计算需要处理大量的数据,花费大量的计算时间,有时候可以根据系统的特殊物理性质简化数值计算.如果在整个Hilbert空间找到每个量子态所在的不变子空间,对于每个量子态,在时间演化算符的作用下始终在自己的不变子空间内演化.不需要在全空间数值计算量子态的演化,而只需要在初态所在的子空间计算即可. 通过比较分析得知,在数值计算少数三能级原子对光子的克隆时,在全空间计算量子态的演化需要处理的数据量比在各自子空间计算要大1个数量级.     

用六量子比特团态实现两量子比特态秘密分享

本文提出了一个量子态分享方案用来分享两量子比特纯态。方案中,量子通道是六量子比特团态(cluster态)。通过两个贝尔态测量,发送者(Alice)可将任意两量子比特纯态平均地分配给两个远处的代理(Bob和Charlie),为了使Bob还原发送者的量子态,Charlie需执行两个单量子比特测量。在获知Alice和Charlie的测量结果后,Bob可以通过一个合适的两量子比特酉操作得到Alice所发送的两量子比特态。本文详细给出了对应于所有测量结果的Bob所需的操作。     

普适单体偏振高维量子态幺正操作的光学实现

如何有效地实现高维量子态的制备和操控是量子信息科学研究的一个热点,我们在光学领域,基于线性光学技术和交叉相位调制技术,利用偏振高维量子态与单光子空间高维量子态的纠缠操作,实现这两类高维量子态之间的相互转换.由此,利用单光子空间高维量子态幺正操作的易实现性,可以间接实现偏振高维量子态的幺正操作.这一实现模式超越以往只适用于三维量子态操作的限制,适用于任意维度的单体高维量子态操作,可为高维量子态的深入研究提供一定的便利.     

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.     

量子通信的理论基础与线路实现

量子通信是目前物理学和信息学科研究的热门领域，文章从量子通信的物理基础出发，研究了通信双方对信息的处理方法和信息的传输过程，从理论上分别计算了在4个Bell基下传输实体的量子态的变化和接收者的幺正变换矩阵；给出了实现通信的量子线路，并以该线路为基础计算了Bell基及对应的幺正变换矩阵和量子门.     

Experimental realization of the quantum universal NOT gate

In classical computation, a 'bit' of information can be flipped (that is, changed in value from zero to one and vice versa) using a logical NOT gate; but the quantum analogue of this process is much more complicated. A quantum bit (qubit) can exist simultaneously in a superposition of two logical states with complex amplitudes, and it is impossible to find a universal transformation that would flip the original superposed state into a perpendicular state for all values of the amplitudes. But although perfect flipping of a qubit prepared in an arbitrary state (a universal NOT operation) is prohibited by the rules of quantum mechanics, there exists an optimal approximation to this procedure. Here we report the experimental realization of a universal quantum machine that performs the best possible approximation to the universal NOT transformation. The system adopted was an optical parametric amplifier of entangled photon states, which also enabled us to investigate universal quantum cloning.     

量子场论的T算符和粒子间相互作用势V之间的正确关系

本文指出了量子场论的Ｔ算符和非相对论散射理论中的Ｔ算符不完全是一回事，并给出了量子场论的Ｔ算符和粒子间的相互作用势Ｖ之间的正确关系。     

Entanglement of the orbital angular momentum states of photons.

Entangled quantum states are not separable, regardless of the spatial separation of their components. This is a manifestation of an aspect of quantum mechanics known as quantum non-locality. An important consequence of this is that the measurement of the state of one particle in a two-particle entangled state defines the state of the second particle instantaneously, whereas neither particle possesses its own well-defined state before the measurement. Experimental realizations of entanglement have hitherto been restricted to two-state quantum systems, involving, for example, the two orthogonal polarization states of photons. Here we demonstrate entanglement involving the spatial modes of the electromagnetic field carrying orbital angular momentum. As these modes can be used to define an infinitely dimensional discrete Hilbert space, this approach provides a practical route to entanglement that involves many orthogonal quantum states, rather than just two Multi-dimensional entangled states could be of considerable importance in the field of quantum information, enabling, for example, more efficient use of communication channels in quantum cryptography.     

基于概率克隆的量子态区分定理

基于概率量子克隆,给出两个量子态区分理论中著名的Helstrom界限,并将著名的IDP极限推广到一般情况,基于最优概率克隆的幺正变换,给出验证Helstrom界限和推广IDP极限的一般幺正变换,对于特殊的输入态,给出有利于在实验上实现两种测量的具体幺正变换．     

筛选差异表达基因的方法进展

植入前胚胎差异表达基因的筛选是分离、鉴定发育相关基因的关键 ,是克隆动物发育分子机理研究的基础 .哺乳动物植入前胚胎和克隆胚胎材料的获得十分不易 ,使得筛选差异表达基因的方法在该领域的应用均受到较大的限制 .以DDRT -PCR为基础的单胚mRNA差异表达技术的建立 ,为克隆植入前胚胎发育相关基因及哺乳动物克隆胚胎发育分子机理研究提供有力的工具 ,本文将在多年研究基础上对该技术及目前筛选差异表达基因的方法进行综述 .     

两种情形下两原子的纠缠演化特性

通过negativity方法,研究了两个空间分离的纠缠二能级原子依次通过高Q粒子数场时,两个原子的纠缠演化特性,发现：初始原子状态和光场状态对两原子的纠缠有明显的影响．通过选择初始状态可以得到较长时间的最大纠缠．然后与两个纠缠原子同时在高Q粒子真空场时两原子纠缠的演化做了有意义的比较,结果表明：当反映原子初始状态的参数θ〈π/2时,两种情形的纠缠演化趋势大致相同．当θ〈π/2时,纠缠演化大不一样．