中国科大实现原子和分子间的量子纠缠

正量子纠缠是微观粒子的一种物理特性,一旦2个微观粒子发生纠缠,哪怕相距遥远,也能产生某种状态上的关联。量子纠缠的技术应用方向是量子计算机和量子通信。目前,原子与原子、电子与电子、光子与光子间的"同类量子纠缠"技术比较成熟,但不同粒子间的"跨界纠缠"还有很大拓展空间。2020年5月,中国科学     

大规模纠缠态制备方法研究

正多粒子纠缠态是量子信息处理过程中的重要物理资源,且多粒子纠缠态的规模(纠缠粒子数)越大,其在量子通信和量子计算中所体现出来的量子优越性越明显.故此,如何制备大规模纠缠态是目前量子信息领域的一个热点问题.由于现有技术水平的限制,目前能够在实验上制备得到的多粒子纠缠态的规模有限,尚不能满足其在量子通信和量子计算中的应用要求.于是,研究人员在现有多粒子纠缠态制备技术的基础上提出了多     

量子密集编码的理论研究进展

量子纠缠是量子信息论的1种重要物理资源.在经典通信中,发送1个经典比特,只能得到1个比特经典信息,而在量子通信中,利用量子纠缠的奇妙特性,发送1个量子比特,可以得到2个比特经典信息,这就是量子纠缠引发的新的关注点—量子密集编码.综述量子密集编码在量子信息论的研究现状,结合已有的Bennett密集编码方案和受控密集编码方案,展望了同时密集编码及受控同时密集编码在量子通信中的研究前景.     

首次实现从易制备量子态到最大纠缠态

正非常高兴介绍由清华大学物理系尤力教授研究组做出的成果,题目是"利用量子相变确定性制备出多粒子纠缠态",这项工作去年发表在Science上。这里面有三个关键词,量子纠缠态、确定性制备、量子相变。这项工作的一个特色就是第一次把前面两个关健词和第三个关健词联系在一起,下面我给大家介绍一下这项研究工作的背景,使大家能够更加清楚的了解这项工作的重要性。首先给大家介绍一下什么是量子纠缠,或者     

“墨子”飞天 中国领跑

正8月16日1时40分,"墨子号"升空,中国人成功发射了人类第一颗量子科学实验卫星,这预示着人类将首次实现卫星与地面之间的量子通信。经过前期基础测试,"墨子号"状态良好,于9月中旬开始进行相关科学实验。量子是物理世界最小的基本单位。在量子的奇妙特性中,对通信至关重要的是"量子纠缠"。两个相互"纠缠"的量子常被比喻成传说中能"心电感应"的双胞胎,哪怕相隔千公里或者更远距离,还是会在遥远的点之间出现诡异互动。利用量子调控     

潍坊学院光学学科

潍坊学院光学学科是山东省“十一五”、“十二五”省级重点学科,学科所属多光子纠缠与操纵实验室是山东省科技厅批准的“省市共建省级重点实验室培育基地”,也是本省唯一的、具有国际领先技术的量子通信实验室。该学科所开展的量子信息处理理论研究、多光子纠缠源的实验制备、量子通信的纠缠退相干研究等课题,都是当前国际上量子信息领域的热点研究内容,     

中科大科学家实现11公里远距离量子纠缠纯化

正中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、柳必恒研究组与南京邮电大学盛宇波等人合作,利用高品质的超纠缠源,首次实现11公里远距离量子纠缠纯化,纯化效率比此前国际最好水平提升6000多倍。该成果日前发表于《物理评论快报》。量子中继是在噪声信道中实现长距离量子通信的重要途径,而量子纠缠纯化是量子中继中的关键操作,利用量子纠缠纯化操作可以从两份纠缠度较低的纠缠态中提炼出一份纠缠度较高的纠缠态。     

基于纠缠交换协议的令牌环局域网络传输模型

针对多节点在局域网中的量子保密通信,建立了一种基于纠缠交换协议的令牌环局域网络传输模型。该模型结合纠缠交换协议,通过引入令牌环原理,进而使得量子无线基站可以在确定的时隙内分发纠缠资源给2个节点,进行无冲突通信。分析了网络的性能,推导得到了网络信息吞吐率与量子隐形传态成功概率和信道纠缠度之间的关系,通过MATLAB仿真实验对吞吐率的数值进行了分析,证明该模型的可行性,结果表明:提高通信双方建立纠缠资源、Bell态测量及成功接收测量信息的概率以及缩短信息的传输时间和优化信道的质量提高信道的纠缠度,可以增加网络的吞吐率,能有效满足量子通信的保密需求,对该领域的后续研究具有一定的参考价值。     

原子系综在二次方相互作用演化下多体纠缠特性

利用平均量子Fisher信息度量了在二次方相互作用下体系的相互纠缠的特性,同时也考虑了加上线性相互作用项后体系多体纠缠演化的特点,结果表明在线性和非线性共同作用下自旋体系的多体纠缠保持的时间更久。考虑了体系在噪声影响下的纠缠产生过程,发现即便是有噪声的情况下,原子体系也还具有很高的纠缠度。这对于量子多体纠缠在量子精密测量和量子通信中的应用都有着极其重要的作用。     

量子稳定子码的码字纠缠

量子计算和量子通信是量子信息科学的两个重要组成部分.量子算法通常用到实系数等权重纯态,其中重要的一类是图态,图态的纠缠已经得到系统的研究.量子通信中不可避免地要用量子纠错码,其中最广泛使用的是与图态紧密相关的量子稳定子码,可以看作是由图态与经典编码两个要素构成的.本文将论证量子编码复杂度与量子码字纠缠的关系.为研究量子码字的纠缠,将证明几何测度、对数鲁棒纠缠和相对熵纠缠等纠缠测度对于量子稳定子码字而言是相等的,纠缠的上下界可由量子编码的生成元确定.用经典编码可以构造一类量子码,称为CSS码.其中最常用的是对偶包含法.对于CSS对偶包含码的码字,证明它的纠缠等于其经典生成元的个数.本文给出Gottesman码以及相关码的纠缠公式,还发展了迭代算法用来数值计算纠缠量.     

关于量子隐形传态的研究进展及应用分析

量子隐形传态是一种通过光束恢复其物质物理属性的技术,能够做到两个独立粒子之间"量子态"的传递。它依赖于存在于原子尺度称为"纠缠"的奇妙现象,使得两个粒子即使在相距甚远的情况下,也能具有相关的属性。纠缠允许粒子具有比经典物理下更加紧密的关系,如果两个粒子是纠缠的,我们能够通过测量其中一个粒子的状态从而得知另一个粒子的状态。例如,两个纠缠的粒子,其中一个粒子的自旋方向如果"向上",那么另一个粒子的自旋方向则始终"向下",反之亦然。在这篇报告中,我们将简介关于量子隐形传态的相关信息。并对量子隐形传态技术当前面临的困难和发展方向进行说明。     

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.     

基于时分复用的量子网络编码

量子网络编码用于解决量子网络中的拥塞问题,可以有效地提高量子网络的传输效率和总吞吐量.本文提出了一种时分复用量子网络编码方法,在蝶形网络上可交叉传输两个任意单量子比特态.为了解决拥塞问题,一个具有偏振和时隙自由度的单光子作为桥梁,以可预报的方式使瓶颈信道两端的中间节点的两对量子存储器产生纠缠.最后,基于量子隐形传态和所生成的可预报双纠缠信道,可实现蝶形网络上量子2对单播通信.考虑不诚实中间节点,进而提出了一种安全增强的量子2对单播通信协议,分析了协议的安全性和性能.结果表明,改进后的协议对不诚实中间节点实施的一般纠缠测量攻击是安全的.通过利用时分复用技术,它可以扩展到更一般的量子网络上的多单播通信.     

中国科大成功实现世界上最大的“薛定谔猫”态

<正>记者从中国科学技术大学获悉,该校微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部成功制备出超纠缠光子"薛定谔猫"态,纠缠量子比特数目最高达到10个,刷新了纠缠态制备的世界记录。尽管"薛定谔猫"态在宏观世界并不存在,但在微观量子世界中,科学家可以用光子或原子等制造这样的状态。两个和两个以上量子比特的"猫态"就是纠缠态。     

MG模型中纠缠态演化的研究

纠缠态是量子通信和量子计算的重要资源。讨论了量子纠缠态在Majumdar-Ghost自旋系统中的演化,纠缠态通过concurrence度量。数值计算结果表明纠缠度与系统耦合系数和演化时间相关。通过选择合适的系统演化时间、耦合系数,在自旋MG系统中可以实现高品质的量子纠缠态制备。     

非经典光场及其在量子信息中的应用

扼要介绍连续变量纠缠态光场产生的实验方法,及其在量子离物传态,量子密集编码,受控密集编码,量子纠缠交换及量子通信网络中的应用.     

联合旋转噪声下单光子与两光子态的隐形传送

量子隐形传态在量子计算和量子通信方面有重要的应用。本文提出经由联合旋转噪声信道的单粒子态两粒子未知的非最大纠缠态的隐形传送协议。这两个协议也可以推广到多粒子态的隐形传态。     

基于身份验证和纠缠交换的量子密钥分发

为了验证通信双方的身份,文中提出了一种身份验证方法。基于这种身份验证方法,利用纠缠交换的特殊性质,提出一种量子密钥分发方案。本方案中需要进行通信的二者在验证彼此合法性的同时,可以检测量子信道的安全性。无需传送量子比特、交换经典信息或执行酉操作,通信双方即可利用纠缠交换的性质进行贝尔测量即可生成安全的密钥,且每两对纠缠粒子就可以生成量子密钥的2个比特位。文中对该协议的安全性进行了详细分析并计算了密钥生成效率。     

联合噪声信道下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现

量子操控远程实现是量子通信重要任务之一,最近,基于量子纠缠信道的非定域量子门引起了广泛关注.基于不同信道提出了双量子比特控制非门,三量子比特Toffoli门远程实现方案.本文研究信道联合噪声下基于部分纠缠信道的三粒子非定域Toffoli门远程实现方案,提出了两个非最大纠缠信道下可克制信道联合噪声的非定域Toffoli门远程实现方案.一个方案用于联合退相位噪声下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现,另一个用于联合转动噪声下非定域Toffoli门远程实现.通信方先使用退相干无关子空间克制信道联合噪声影响,再通过引入附加粒子和执行联合幺正演化消除部分纠缠信道对非定域Toffoli门远程实现影响.通讯方仅需使用部分纠缠态来实现非定域量子门,与其他方案相比,具有可行性强的优点.     

非线性光学频率变换纠缠光子源实验制备的研究进展

量子纠缠源是量子通信和量子计算的基础,实现隐形传态最重要的关键和难点是制备高纠缠度的、稳定高效的EPR光子纠缠源。系统综述了国内外采用非线性光学频率变换制备纠缠光子源的实验方法以及实验研究的最新进展。