一种改进的满分集高速率空时分组码的设计

为了提高空时分组码的误码性能,本文针对一种仅适用于BPSK调制的新的空时分组码,提出了一种改进的基于双QPSK调制的空时分组码方案。于原方案相比本文提出的编码方案每次能传输的比特数高4比特,而且通过仿真分析可以证明其误码性能得到明显的改善。     

光阑对暗中空涡旋光束轨道角动量的影响

基于推广的复高斯函数展开法,分析了具有轨道角动量的拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束通过含光阑光学系统传输的解析公式,理论推导了空心LG光束在柱坐标系下光子轨道角动量密度函数及其态矢.对1阶LG涡旋光束通过光阑后的光场分布情况进行了数值分析,在两种典型含光阑系统物理模型下分析了遮拦比对不同波长LG光束传输特性的影响,研究了LG光束通过光学系统后的相位分布及轨道角动量密度变化.结果表明,光阑系统遮拦比对LG涡旋光束通过光阑后的传输特性的影响因光束波长不同而异,遮拦比对光束轨道角动量密度影响较大,对光束束径及光轨道角动量影响不明显.研究结果可为在空间光通信中利用涡旋光束光子轨道角动量编码信息提供理论依据.     

基于单光子轨道角动量态的量子匿名否决方案

目前,实验上可以容易地制备、操作和准确地检测单光子轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)态。基于此,文中提出了一个新颖的量子匿名否决方案。该方案中,陪审团成员如果投否决票,就利用Q板实现OAM态的拓扑荷加1的操作;否则执行I操作。此方案可以获得投否决票的人数,很好的保护成员的匿名性,且参与方案的人数将不受目前实验技术的限制。     

用计算全息图制备OAM量子态

介绍了一种特殊的计算全息图,它能把零阶高斯光束转变为高阶拉盖尔一高斯光束,而高阶拉盖尔．高斯（LG）模是光子轨道角动量（Orbita lAngular Momentum）的本征态,因此相同模式的光子具有确定的轨道角动量,利用轨道角动量编码,可以实现多维量子通信。     

基于总变分JPEG2000核磁共振图像解码算法

针对低比特JPEG2000图像因压缩过程中产生的压缩痕迹问题,提出一种总变分JPEG2000解码算法。首先通过分析JPEG2000压缩的量化噪声近似地服从高斯分布,得到一个总变分ROF解码模型。其次利用原对偶算法求解所提出的ROF模型得到一个最优化解码迭代方案。最后对两幅核磁共振图像进行实验仿真,通过与高斯滤波、中值滤波方法在SNR值、视觉效果等方面进行比较,验证了本文方法去除压缩痕迹方面的有效性。     

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。     

一种JPEG图像可逆视觉变换算法

可逆视觉变换是一种新兴的图像处理技术,能够在改变图像视觉内容后无失真地恢复原始图像,用于秘密图像加密传输等场景.文中首次提出了一种基于JPEG压缩的图像可逆视觉变换算法,具有适用性强、计算复杂度低等特点.由于JPEG格式是当前应用较多的图像类型之一,研究JPEG图像中的数据隐藏和可逆视觉变换技术具有重要实用价值.算法通过改变DCT系数矩阵中最后4位系数以嵌入图像子块位置索引信息,能够根据提取的数据无失真地还原出原始图像.实验结果表明,文中算法能改变秘密图像的视觉内容,并实现可逆的图像视觉变换,无需额外信息即可完全恢复原始的JPEG图像.     

旋涡光学与轨道角动量高维编码量子通信研究

阐述了光学旋涡的物理本征态、产生与调控技术,总结了基于OAM(Orbital Angular Momentum)调制的高维编码QKD以及OAM和自旋角动量(Spin Angular Momentum,SAM)的制备方法.利用I类相位匹配BBO晶体经自发参量下转化获得信号光子和闲置光子OAM纠缠光子对;采用SAM和OAM自由度转换器件,将SAM转化为OAM.另外,运用空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)作为OAM纠缠态的"后选择"联合调制器,基于该单元技术提出基于OAM改进的BB84 QKD系统、SAM-OAM混合纠缠量子态的QKD系统,并提出三光子纠缠W态的制备方案.结果表明,编码信息量达log2(m+2)比特(m为l的可取值个数),有望实现可扩容量子比特的安全通信,具有高维度、强纠缠特性与抗比特丢失能力,实验中单元技术对进一步增加量子通信信道复用能力和改善网络安全性具有十分重要的意义.     

基于马赫曾德干涉仪的两涡旋光束离轴干涉研究

能够准确识别和探测涡旋光束所承载的轨道角动量量子数，是开展以光场轨道角动量进行信息编码的高维量子通信的研究基础。目前的探测方式以干涉为主，其中涉及两束涡旋光之间的干涉法为“镜像干涉法”。该方法能有效识别轨道角动量的大小，但无法判断其和旋向相关的正负。文章基于全面、准确探测光子轨道角动量量子数的目的，将涡旋半波片获得的涡旋光束置于马赫曾德干涉仪的两臂，通过改变两臂的偏振态和涡旋半波片，获得轨道角动量量子数分别为l₁和l₂的两个涡旋光束，实验结合理论分析了二者之间的离轴干涉。干涉图样是中心有|l₁-l₂|个错位条纹的叉形光栅，光栅的开口方向反映了l₁-l₂的正负。因此，当参考光束的轨道角动量量子数明确已知时，由干涉图样可以准确识别待测光束的轨道角动量大小以及正负。该方法解决了对涡旋光束旋向的准确识别，有助于研究光子轨道角动量与物质的相互作用过程，为深入分析产生的新光场的轨道角动量模式提供了参考。     

石墨烯混合等离子体波导光子轨道角动量产生及转换器设计

为满足现代社会对通信容量日益增长的需求,设计了一种基于石墨烯混合等离子体波导的可重构光子轨道角动量产生及转换器,利用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真分析.仿真结果表明：石墨烯费米能级为0 eV时,该装置实现了拓扑荷由+1向-1或者-1向+1的光子轨道角动量的转换,转换效率达到93.6%;石墨烯费米能级为0.9 eV时,该装置可以将线偏振光转换为携带轨道角动量的涡旋光,此时该器件还可以用于识别拓扑荷为±1的涡旋光.