利用V型三能级原子与相干态腔场的拉曼相互作用来传送三比特的未知原子态

实现量子态的隐形传送,尤其是多比特的量子态的隐形传送在量子信息领域中具有非常重要的作用。本文提出了一种用一个三原子和相干态腔场的纠缠态作为量子信道,隐形传送三比特的未知原子态的方案。     

利用V型三能级原子与相干态腔场的拉曼相互作用来传送N-qubit的未知原子态

实现量子态的隐形传送,尤其是多比特的量子态的隐形传送在量子信息领域中具有非常重要的作用。主要提出利用V型原子与单模│α）相干态腔场之间的Raman相互作用,实现N-qubit未知原子态的量子隐形传送。     

利用V型三能级原子传送N-qubit未知原子态

实现量子态的隐形传送,尤其是多比特的量子态的隐形传送在量子信息领域中具有非常重要的作用.利用全量子理论,对简并V型三能级原子与单模相干态的相反态腔场之间的Raman相互作用进行了详细研究.在此基础上,提出了利用简并V型三能级原子与腔场之间的Raman相互作用来隐形传送N-qubit未知原子态的新方案.     

基于隐形传态的量子网络监控

根据隐形传态过程和经典信息传输特点,以通信双方为研究对象,设计了多对纠缠粒子隐形传态网络传输流程.为了保证传输是可靠的,运用量子克隆机进行量子态的复制与备份,再进行信息传输.考虑到在量子信道中第三方无法直接监控量子信息,设计了第三方在数据链路层中计算数据帧比特数的方法和在网络层接收IP数据报的方法,间接实现了对用户的监控,同时解决了国安局对于信息安全传输的用户监控问题和电信公司对于用户通信时间、通信流量的收费问题.     

中科大实现光子比特与原子比特间的量子态隐形传输

中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟研究小组在国际上首次实验实现了光子比特与原子比特之间的量子态隐形传输。光子是量子通信中最好的信息载体,但却难以存储;而原子态可用来存储量子态。在不破坏其量子特性的情况下,将飞行（光）量子比特所载信息传送到静止（原子）量子比特上．并在需要时成功读取原子量子比特内存储的信息,将是未来量子信息处理中的重要组成部分。研究人员利用极化光子态作为量子信息的载体,利用由大约100万铷原子构成的冷原子系综作为量子存储器．制备了光子与原子系综态之间的纠缠。通过这个光子-原子纠缠源,进行了光量子比特到远程原子比特的量子态隐形传输。传输到原子比特的量子信息在存储了8S后,被成功地转换为光量子态以作进一步的量子信息处理。     

多能级多粒子量子态的传输

提出了一种用多对N能级粒子的完全缠态传输N能级多粒子量子态的传输方案，与二能级量子态传输相比，多能级量子态可以传送更多信息。     

穿越时空的奇迹

不久前,由中国科技大学和清华大学组成的联合小组成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,16公里的传输距离比原世界纪录提高了20多倍。新华社报道说,实验结果首次证实了在自由空间进行远距离量子态隐形传输的可行性,为全球化量子通信网络最终实现奠定了重要基础。     

量子远程制备的理论研究进展

量子通信作为量子信息处理中的重要组成部分得到了广泛研究.它与传统通信方式不同,量子信息可以不通过量子媒介就能异地传输,量子隐形传态就是典型事例.作为一种改进的量子传输协议,量子远程制备能够平衡量子测量和经典通信,但是研究证明,这种平衡并不适合所有量子态,它受到很严格的限制,依赖于所传输信息空间的代数或几何结构.随着研究不断深入,这种限制似乎可以通过信息分裂传输来部分克服.主要总结了量子远程制备的理论研究现状及典型案例,并对进一步需要开展的研究予以展望.     

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。     

基于4粒子团簇态实现量子态的双向通信

提出了一个用4粒子团簇态作为量子信道传输量子态信息以实现双向通信的方案.在该方案中,通信双方Alice和Bob事先共享一个4粒子团簇态.在通信过程中:首先,将4粒子团簇态与双方要传递的量子态信息共同构成系综态;然后,Alice和Bob分别对自己拥有的部分粒子作Bell基的联合测量,并把测量结果通过经典信道告诉对方;最后,Alice和Bob根据对方公布的测量结果,作相应的幺正变换,就可以在自己的粒子上重现对方要传送的量子态信息.这样就达到了实现量子态的双向通信的目的.     

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.     

Preparation of multi-atom specially entangled W-class state and splitting quantum information

We give a protocol to prepare specially entangled W-class state of multi-atom which can be used to exactly teleport an arbitrarily unknown two-level two-atom state. During the process, the quantum information is split into n parts and the original quantum information can be sent to anyone of the n recipients with the other n-1 recipients＇ collaboration. In addition, we will give a suggestion to realize this scheme via QED cavity.     

基于6粒子纠缠态的未知单粒子态量子信息共享

以6粒子纠缠态为量子信道,提出了一个单粒子未知态的量子信息共享方案.首先信息发送者对手中的粒子进行 Bell 基测量和单粒子测量,接着合法双方的任意一方对自己拥有的粒子做一次单粒子测量,则另一方对自己拥有的粒子进行适当的幺正变换,就可以重建原始粒子态,从而实现了量子信息共享.该方案成功的概率为100;     

通过一个EPR对和一个GHZ态实现任意两粒子态的概率传递

我们提出了一个非最大纠缠EPR对和一个GHZ态作量子通道实现一个任意两粒子量子态隐形传递的方案。利用Bell态测量和Hadamard门测量,如果接收者引入一个联合幺正变换,就能实现一个任意两粒子态的概率传递,这个联合幺正变换是唯一的。同时,我们还给出了实现该传态过程的量子电路。     

任意未知三粒子纠缠态的概率传递及其量子逻辑电路

提出了一种任意未知三粒子纠缠态通过三对部分纠缠态作为通道的概率传递方案.在贝尔态测量后,如果接收者引入一个联合幺正变换,传递可以顺利实现.不同于其他文献之处在于,这个联合幺正变换对于所有情况是惟一的.最后,给出了实现这种传递的量子逻辑电路.     

横磁场中各向同性XY链的基态纠缠研究

分析了横磁场中各向同性XY自旋链的基态能量和纠缠问题。研究发现,三量子比特系统中存在一个相变点,此点上,基态能量和纠缠可发生量子相变,基态从W态进入非纠缠;而四量子比特系统存在两个相变点,基态的能量和纠缠均可在相变点处发生量子相变,使纠缠性质发生改变。随着磁场强度的增大,基态纠缠逐渐减小,直到完全消失。四比特系统纠缠的减小要比三比特系统纠缠减小的速度缓慢。     

一般W态传送原子态并用腔QED提纯非最大纠缠态

提出用一个任意三粒子非最大纠缠形态作为量子信道,将未知量子态传送给两个接收者中的任意一个,用腔量子电动力学技术Cavity—QED（Cavity quantum electrodynamics）对非最大纠缠态进行提纯,实现未知量子态的概率传送．分析了作为量子信道的纠缠态系数对于成功实现隐形传送的影响,并以原子与腔共振相互作用演化来代替复杂的幺正变换,让接收方通过经典信息重新构造出初始传送态,成功的几率取决于3个系数中2个比较小的系数．以现在的技术是可以实现的．     

A single-atom quantum memory

The faithful storage of a quantum bit (qubit) of light is essential for long-distance quantum communication, quantum networking and distributed quantum computing. The required optical quantum memory must be able to receive and recreate the photonic qubit; additionally, it must store an unknown quantum state of light better than any classical device. So far, these two requirements have been met only by ensembles of material particles that store the information in collective excitations. Recent developments, however, have paved the way for an approach in which the information exchange occurs between single quanta of light and matter. This single-particle approach allows the material qubit to be addressed, which has fundamental advantages for realistic implementations. First, it enables a heralding mechanism that signals the successful storage of a photon by means of state detection; this can be used to combat inevitable losses and finite efficiencies. Second, it allows for individual qubit manipulations, opening up avenues for in situ processing of the stored quantum information. Here we demonstrate the most fundamental implementation of such a quantum memory, by mapping arbitrary polarization states of light into and out of a single atom trapped inside an optical cavity. The memory performance is tested with weak coherent pulses and analysed using full quantum process tomography. The average fidelity is measured to be 93%, and low decoherence rates result in qubit coherence times exceeding 180 microseconds. This makes our system a versatile quantum node with excellent prospects for applications in optical quantum gates and quantum repeaters.