量子纠缠与超光速量子通信

量子通信是经典通信和量子力学相结合的一门新兴交叉学科.在介绍量子纠缠特性的基础上,对量子隐形传态进行了探讨,提出了超光速量子通信的途径.     

量子纠缠及其在量子通信中的应用

给出了量子纠缠态的概念,分析了量子隐形传态的原理,给出了粒子隐形传态的试验方案。     

量子通信研究的若干问题

1935 年A. Einstein、B. Podolsky 和N. Rosen 三人发表合写文章"量子力学对物理实在的描述是否完备?"该文的局域性原则与他的狭义相对论(SR) 相呼应,但与量子力学(QM) 不一致.1951 年D. Bohm 对EPR 思维作了现代意义上的陈述,实际上启动了量子纠缠态研究.在此基础上,1965 年J. Bell 提出了后来称为Bell 不等式的隐变量理论,而在1981 年-1982 年A. Aspect 做了多个精确实验,结果与Bell 不等式不符,而与QM 一致.因此,双粒子系统中存在QM 预期的奇异相关,其中的超空间(超距) 作用却与EPR 思维矛盾.在后来数十年中,Bell 型实验常盛不衰,互相纠缠的光子间隔由Aspect 时的15m 逐步加大到144km,而在2017 年由中国量子卫星扩展到1200km,十分惊人.EPR 论文的错误对科学研究提供了深刻的教益.近年来量子通信技术的发展,就是建筑在量子非局域性和量子纠缠的基础上的.量子信息学(QIT) 有三个主要研究方向——量子计算、量子通信和量子雷达.量子通信的关键点在于必须有绝对保密性.但这在实际上很难,故迄今不能说这问题已经解决.因此,我们认为在2017 年量子通信才获很大成就.     

量子信息实验设计的算符分析

定义了适用于单光子两偏振态的升降算符,并利用Fock空间算符的线性变换理论,研究了BS,PBS,半波片,四分之一波片以及 H 变换等,得出了它们的算符表示,找到了新的实验表述方式,从新的角度讨论了量子信息实验,如Teleportation,分析了光子输出的各态的几率.由此总结出了一种研究和设计量子信息实验的有效方法.      

运用扩展的Bell测量实现三粒子任意态的量子隐形传态

提出一种运用扩展的Bell测量实现三粒子任意态的量子隐形传态方案,构建了64种正交的扩展Bell态,运用一个最大纠缠的六粒子量子态作为量子通道,在相互的经典通信和一些相应的单粒子幺正变换的协助下,信息的接受者Bob成功恢复了初始量子态,成功传态的总概率为1．     

基于四粒子GHZ态的任意三粒子GHZ态量子隐形传送

量子隐形传态已成为量子信息学中的一个重要研究领域,笔者从节省量子纠缠资源的目的出发,通过极化分束器(PBS)将2个EPR对制备成单个四粒子GHZ纠缠态,并将此四粒子GHZ纠缠态作为量子信道,从而实现三粒子纠缠GHZ态的量子隐形传输.     

基于量子签名的量子隐形传态

提出了利用三粒子最大纠缠态作为信道的量子信息签名的隐形传态方案.方案中引入一个忠实的第三方作为公证,发送方传输一个单粒子态给接收方.通讯双方与公证人间各自建立密钥,从而保证通讯双方对传态的发送或接收过程不可抵赖.     

以十量子纠缠态为信道的循环受控量子隐形传态

利用一个十量子最大纠缠态为信道,提出一个关于三个未知二量子态的循环受控隐形传态协议。在该协议中,Alice能把她的二量子a和a'之态传送给Bob,Bob能把自己的二量子b和b'之态传送给Charlie,Charlie也能把自己的二量子c和c'之态传送给Alice。仅当三个发送者Alice、Bob、Charlie和控制者David相互合作时,循环受量子控隐形传态才可能成功地实现。     

两种典型的量子通信技术

量子通信是量子信息中的一个重要分支．而其中最典型的量子通信技术是量子隐形传态和量子密码通信．文章介绍了量子通信中量子叠加和量子纠缠的概念．并介绍两种量子通信技术的理论框架,同时也涉及了这个领域的实验研究进展．     

2粒子未知态的受控分级量子通信

提出了1个以6粒子团簇态为量子信道实现2粒子未知态的受控分级量子通信方案。不同的接收者因其受发送者的信任程度不同而对未知态的恢复能力也不同。发送者对手中的3个粒子做1次 von-Neumann 联合测量,控制者根据不同的接收者或自己做局域测量或联合测量。接收者收到2次测量结果后做相应的幺正操作可恢复未知态,完成本次的量子通信。     

2001年度诺贝尔物理学奖与玻色-爱因斯坦凝聚

简要介绍了2001年度诺贝尔物理学奖及其获得者--埃里克·科内尔,卡尔·维曼与沃尔夫冈·克特勒的有关研究工作;评述了玻色-爱因斯坦凝聚的实现及其应用.     

太阳系外行星的探测——2019年诺贝尔物理学奖成果简析

 James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz 3位科学家分享了2019年诺贝尔物理学奖,以表彰他们对宇宙学和系外行星的发现做出的贡献。介绍了Mayor和Queloz两位诺贝尔物理学奖获得者的学术经历,简述了系外行星领域的发展及现状,解读了太阳系外行星首次发现的科学意义,论述了视向速度法探测系外行星的原理和发展过程,介绍了该领域在中国的研究进展,并对未来进行了展望。     

享受科学的恩惠:光纤和电荷耦合器件——2009年度诺贝尔物理学奖成果介绍

介绍了2009年度诺贝尔物理学奖三位获奖者的简况和他们发明的光学纤维（简称光纤）与电荷耦合器件（CCD）图像传感器的结构和原理;说明了光纤和CCD的主要应用领域及其在科学技术、国民经济和社会生活中所发挥的重要作用。百余年来的诺贝尔物理学奖,不仅使人类对周围的物质世界有了更加深刻的了解（如量子理论、超导电性的发现和研究、宇宙微波背景辐射的发现和研究）,也使人类社会和日常生活发生了深刻的变化（如X射线、无线电技术、晶体管、激光和集成电路等）,光纤和CCD都已溶入社会和日常生活之中（如光纤到户）,并将继续发挥它们的作用。     

夸克世界中一个多彩色的发现 --2004年度诺贝尔物理学奖评述

2004年诺贝尔物理学奖授予美国科学家戴维·格罗斯(David J.Gross)、戴维·波利策(H.David Politzer)和弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek),以表彰他们对粒子物理的强相互作用理论中的"渐近自由"现象的发现.渐近自由理论不仅解释了为什么夸克在高能状态下有近乎自由粒子的行为,而且也是对粒子物理的标准模型的一个重要贡献.     

巨磁电阻效应的发现及其应用——2007年诺贝尔物理学奖评述

2007年度诺贝尔物理学奖授予法国国家科学研究中心的阿尔贝.费尔和德国于利希研究中心的彼得.格林贝格尔,以表彰他们在19年前各自独立发现了巨磁电阻效应,为现代信息技术的迅速发展所作出的奠基性贡献.文章仅就这两位科学家在巨磁电阻效应的发现及其应用方面的贡献进行评述.     

寻找太阳系外行星——2019年诺贝尔物理学奖成果简析

 2019年诺贝尔物理学奖授予了3位天文学家--James Peebles、Michel Mayor和Didier Queloz，以表彰他们在宇宙演化理论和太阳系外行星（系外行星）发现中做出的开创性贡献。本文评述Michel Mayor和Didier Queloz发现太阳系外行星的成果，简述系外行星研究的最新进展，展示系外行星的多样性及其对经典太阳系形成模型的挑战，探讨系外宜居行星的条件，并展望系外生命探测。     

通信革命的先驱与诺贝尔物理学奖

简要介绍本世纪最后一次诺贝尔物理学奖获奖情况——集成电路与异质结构的开发与研制，应用前景以及3位科学家的研究简历。     

拓扑相变与物质拓扑相的理论发现——2016年度诺贝尔物理学奖成果简介

 美国物理学家索利斯（David J.Thouless）、霍尔丹（F.Duncan M.Haldane）、科斯德里茨（J.Michael Kosterlitz）因“关于拓扑相变和物质拓扑相的理论发现”获得2016年度诺贝尔物理学奖。介绍了这3位诺贝尔物理学奖获得者的学术经历,并从拓扑与拓扑相变、量子霍尔效应中的拓扑、1维量子反铁磁与对称性保护的拓扑态等方面探析拓扑相变和物质拓扑相理论发现的科学意义。