量子纠缠态与量子隐形传态

量子纠缠态是量子力学的精髓.回顾了基于双光子纠缠的量子隐形传态的基本原理、实验主要进展,指出了量子隐形传态的重要特点及其实现的关键技术,分析讨论了对光子偏振态进行幺正变换的试验方案.     

沃尔夫物理学奖与量子信息的发展

 沃尔夫物理学奖成立于1976年,是世界物理学界最高成就奖之一,获奖者中有不少后来获得诺贝尔物理学奖。通过介绍2010年、2013年和2018年沃尔夫物理学奖获奖者在量子信息领域的突破性成果,展示了该领域近年来的发展轨迹,并对比了这3届获奖者不同的研究思路。     

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.     

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.     

全同费米子系统的量子隐形传态

全同费米子系统的量子隐形传态比可分辨粒子系统的量子隐形传态更为复杂。通过引入空间自由度的方法，提出了一种适用于不可分辨费米子系统的量子隐形传态方案。     

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。     

基于量子测量的量子计算模型综述

基于测量的单向量子计算是重要的通用量子计算模型,可以模拟一般量子计算任务。单向量子计算基于量子簇态作为计算资源,利用每个量子位的局部量子测量和经典通信执行一般量子计算。单向量子计算是与量子线路模型等价的量子计算模型。近年来,研究者们对单向量子计算的量子资源、纠缠度量、局部操作简化,以及量子通信等给出一系列研究成果,并基于光学平台开展了一些量子模拟实验。量子簇态与单向量子计算为一般量子计算提供非常好的量子任务处理方式,受到研究者们的广泛关注。该文主要总结基于测量的单向量子计算模型,包括重要的量子资源态、局部信息处理方式,以及与单向量子计算相关的研究;该文对单向量子计算存在的问题和前沿研究方法进行展望,为研究者提供借鉴。     

三能级粒子的量子受控隐形传输

提出了一种隐形传输三能级粒子的方案,方案中以三能级的二粒子纠缠态为量子通道,并且有第三方控制通道,即量子信息只有在三方都同意的情况下才能实现传输.     

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。     

幺正时间演化算符的推导及其在量子信息中应用

采用J-C模型,在原子与场共振相互作用时,就半经典和全量子化两种情形下推导出量子光学中一个十分有用的幺正时间演化算符,并应用这一算符展示了一种量子隐形态传输的方案.     

用开放量子系统的理论研究量子信息

简述了利用开放的量子系统的理论--子动力学方程,处理量子计算中退消相干的一般方法,以及子空间中多量子位的计算及其避错码问题。     

在量子信息分裂中利用局部测量提高量子参数估计

我们利用多体量子纠缠信道在环境噪声中实现了关于量子相位参量的信息分裂.这个量子信息分裂方案是指从一个发送端,人们将含有信息的任意量子态传输到多个接收端,然后利用么正测量在任意一个接收端上还原量子参量信息.我们发现,在退振幅阻尼噪声通道下,合理引入局部测量能提高量子参量估计精度.当环境表现为马尔科夫性时,经过量子信息分裂,量子参量估计精度的动力学演化会呈现单调衰减趋势.当环境具有一定记忆效应时,其演化会呈现振荡起伏行为.     

量子博弈中的信息思维研究

量子博弈的关键是量子纠缠的制备,根据量子纠缠关联度的不同,量子信息可展显不同的博弈行为.制备量子纯纠缠可实现经典博弈的完全信息动态博弈的全部特征;通过制备部分量子纠缠可实现经典博弈的不完全信息动态博弈的特征.因此,量子博弈过程渗透和表征了不同于物质思维和能量思维的新的思维形式,即量子信息思维范式,它开启了认识思维新的研究方向.对量子博弈中的信息思维研究既可以深化对量子博弈过程及其本质的认识,又可以完备地描述信息生成过程,并为博弈论的认识论研究提供一种新的研究范式和方法论.     

大脑中的量子信息过程

根据细胞微管骨架的α-构型和β-构型,并利用Lloyd关于微管壁上量子信息过程的构想,讨论了大脑神经系统中的量子信息过程。研究表明,在微管蛋白中肯定存在量子信息过程,我们利用赝自旋原子模型讨论了系统的哈密顿量。     

量子信息中的连续小波变换

介绍连续小波变换和量子信息的基本概念和基本理论,进而分析连续小波变换在量子信息处理中应用的可能性与及必要性。从定量与定性分析中发现,连续小波变换对明亮光束等连续量子信息的处理与分析、计算方法起著重要的作用,尤其是对量子信息理论和技术起到直接的作用。     

量子遥感信息机理研究

研究了量子遥感提出的背景和需求以及目前量子信息技术的发展现状;阐述了量子遥感的基本概念,并研究了量子遥感和遥感的对应关系;详细论述了量子遥感信息机理,并进行公式推导;辐射场经过量子化之后,变成了由光子组成的系统,从而在量子层次上解决了遥感理论中黑体辐射的问题,从本质上研究了象元的辐射方向性问题。     

一个传送量子信息的腔QED方案

提出了一个传送两原子直积态所包含的量子信息的腔QED方案.这个方案基于原子和腔场的大失谐相互作用,原子和腔场之间不需要传送量子信息,因而该方案对腔场态和腔衰减均不敏感.这个方案不需要贝尔态测量,并且传送成功的概率为1.同时,这个方案可以推广到传送n个原子的直积态.     

量子通信中的量子加密网络

对量子密钥分发协议进行了研究，利用点－点量子密钥分发协议的基础上，基于传统密钥托管方案，推广到多点之间（即在网络环境下）的密钥分发协议，提出了多用户、多控制中心网络环境下量子密钥分发过程的实现方法。各中心节点只起到密钥存储、Bell基联合测量、对密钥进行接力传送的作用，密钥是动态产生的，各中心并不知道最终生成的密钥。