量子纠缠

摘要： 光既可以携带自旋角动量,也可以携带轨道角动量。自1992年由Allen等提出光学轨道角动量的基本概念以来,光学轨道角动量已吸引了越来越多学者的研究兴趣。光学轨道角动量具有无限带宽以及不同模式相互正交等特点,这使得通过光学轨道角动量来传递信息变成一项十分有前景的技术。在概述光学轨道角动量基本概念的基础上,重点综述了在连续变量系统中利用四波混频过程制备光学轨道角动量复用的纠缠源,包括13对复用的连续变量纠缠确定性产生、9组光学轨道角动量复用的三组份纠缠的制备、基于66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络的实现,以及光学轨道角动量复用纠缠源的最新应用,包括利用光学轨道角动量复用的连续变量纠缠实现9通道全光量子隐形传态以及光学轨道角动量复用型量子密集编码。

摘要： 高保真度的多离子纠缠和量子逻辑门是离子阱量子计算的基础.在现有的方案中,M?lmer-S?rensen门是比较成熟的实现多离子纠缠和量子逻辑门的实验方案.近年来,还出现了通过设计超快激光脉冲序列,在Lamb-Dicke区域以外实现超快量子纠缠和量子逻辑门的方案.这些方案均借助离子链这一多体量子系统的声子能级来耦合离子之间的自旋状态,并且均通过调制激光脉冲或设计合适的脉冲序列解耦多运动模式,来提高纠缠门的保真度.本文从理论和实验层面分析了这些多体量子纠缠和量子逻辑门操作的关键技术,揭示了离子阱中利用激光场驱动离子链运动态,通过非平衡过程中的非线性相互作用,来实现量子逻辑门的基本物理过程.

摘要： 双模纠缠态是量子信息领域一种重要的量子资源,本文基于四波混频过程从理论上提出了对双模纠缠态的单个模式(单模放大方案)和对双模纠缠态的两个模式(双模放大方案)的放大.利用光学分束器模型来模拟在光学传输过程中损耗引入的真空场噪声,利用部分转置正定判据分析了两种不同的放大方案中四波混频过程的增益对初始双模纠缠态的纠缠程度的影响.结果表明,在特定的损耗情况下,两个方案中初始双模纠缠态的纠缠度都随增益的增大而减小,直至消失,且双模放大方案中初始双模纠缠态纠缠消失得比单模放大方案中更快.本文的理论结果为实验上实现基于四波混频过程的双模纠缠态的放大奠定了理论基础.

摘要： 双光子纠缠实验教学系统主要涉及双光子纠缠态的制备、测量和分析,可以直观展示量子纠缠概念,排除局域隐变量假设.介绍了双光子纠缠系统的工作原理、纠缠态的制备和测量方法,搭建了双光子纠缠实验教学系统.该系统利用自发参量下转换效应制备出双光子偏振纠缠态并进行测量,性能稳定可靠.实验包含符合测量和复杂光路设计、调节等内容,有助于学生理解量子光学和非线性光学的基本概念,也锻炼了学生的动手能力和实验探究能力.

摘要： 如果将物体分散到无法分析的单位,例如光子,人们就称这样的粒子为量子,而量子纠缠则是指利用某种方法产生几种相关联的量子,不管这几种量子各自彼此间距有多远,内部也并不是同一个介质,只是其中某个量子态的改变将会影响到另一种量子的态。文本主要讲述了量子的特性和量子纠缠的现象,量子纠缠在生物界的存在现象,以及量子纠缠在计算、通讯和军事领域的应用情况,最后探讨量子纠缠可能形成的原因。

摘要： 清华大学成功制备飞行微波光子的多体“薛定谔猫”态近日,清华大学交叉信息研究院段路明研究组在微波量子信息处理领域取得重要进展,首次在实验中借助超导量子电路成功制备了相干态飞行微波光子的多体“薛定谔猫”态,并验证了不同“猫”态之间以及多体“猫”态和超导量子比特之间的量子纠缠,该成果论文“A Flying Schrödinger’s Cat in Multipartite Entangled States”(《多体量子纠缠的飞行薛定谔猫态》)发表在国际学术期刊Science Advances。

摘要： 近年来,量子纠缠在量子通信、量子计算等方面得到广泛的应用,因此制备高性能多样化的集成量子多组份纠缠源具有重要的研究意义。利用可调谐激光器泵浦氮化硅微环谐振腔,在三阶非线性效应的作用下谐振腔内会发生四波混频现象,产生信号光和闲置光。基于信号光和闲置光之间是否存在纠缠的纠缠判据,计算出各组份信号光与闲置光之间的纠缠度。结果显示微环谐振腔可以产生八对双组份连续变量量子纠缠态。该纠缠源系统具有体积小、功耗低、易于集成的优势,在集成光量子芯片领域中具有较重要的研究价值。

摘要： 纠缠态是量子信息处理中的一种重要的物理资源,量子态在传输过程中会与环境产生不可避免的退相干。本文我们通过弱测量和量子测量翻转方法,来保护纠缠态免受振幅阻尼退相干信道的影响。以三体Wigner的朋友实验中的三量子比特态作为研究对象,计算不同退相干强度以及弱测量强度下,弱测量和量子测量翻转前后量子系统纠缠态的纠缠度与保真度。结果表明,量子态的纠缠度和保真度随弱测量强度变化,弱测量强度越大,保真度与纠缠度越大,甚至当弱测量强度足够大时,纠缠度和保真度可恢复至原值。可知弱测量和量子测量翻转方法确实有助于减轻或避免振幅阻尼量子信道中的退相干。

摘要： 光量子系统在量子技术中的作用至关重要,伴随光子集成技术的发展,光量子集成被认为是推进量子信息技术的重要途径.同时,量子纠缠是量子信息处理中重要的物理资源,其中高维纠缠的量子系统与二维系统比较,具有更为独特的优势.然而,随着维度的增加,高维量子纠缠态的产生和操控也面临挑战.综述近年来高维集成量子技术的相关研究,先回顾不同自由度片上高维纠缠态制备方案,再从量子光源、可重构量子调控、前沿量子信息应用等三个方面分别进行分析和总结.在量子光源方面,重点对产生非线性效应、光源结构和产生纠缠方式进行说明,并对其适用性和优势进行分析;在可重构量子调控中,针对基本操控单元、通用操控线路和结构改进三个方面进行综述,阐述面临的困难和目前的解决思路;最后,对集成高维光量子纠缠态在各个领域的应用场景进行归纳,并对未来的发展做出展望.

摘要： 与经典力学相比,量子力学所描述的微观粒子具有量子叠加的特性。如果把量子叠加扩展到多个粒子,就会产生“量子纠缠”现象。结合量子调控和信息技术,量子信息这一新兴学科便由此产生。中国科学院院士潘建伟介绍,量子信息包括量子通信、量子计算和量子精密测量等三方面的应用,可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈。

摘要： 为满足未来新兴网络与应用的超高精度时间同步需求,本文围绕同步精度和实际网络部署需求两方面,提出了一种基于量子纠缠的单向时间同步协议,进一步在开放的量子计算云平台上进行了量子线路模拟实验,实验结果表明该协议的理论同步精度可以突破经典物理的标准量子极限,与经典同步协议和非纠缠同步协议相比,精度至少提高√n倍.

摘要： 2016年8月16日,中国成功将世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"发射升空.之后的主要实验目标之一,是在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验,可以为分隔两地的用户提供无条件安全的共享密钥,从而开发出量子通信的新技术. 这是现代科技的一个重大进展.然而,却引来了一阵否定唯物主义的鼓噪:"量子纠缠告诉人们,一定有个地方存在着人的意识,这是量子纠缠的结论.""……到最后就达到了物质世界离不开意识,意识是物质世界的基础,意识才使物质世界从不确定到确定,……" 本文将指出这些荒谬结论的实质和要害所在,深入分析其错误的原因和掉入陷阱之路径.

摘要： 时空信息态是物质特征的本征态,以场的形式弥散于物质的内部和周围,属于物质的第三层物质形态.量子纠缠的本质就是时空信息态作用的结果.物质不但是空间的,也是时间的,其时空信息态就是时空的统一.时空信息态对于粒子的特征具有决定作用,量子态就是由时空态决定的.宇宙的根本作用规律是时空信息守恒,系统的时空信息态不变.

摘要： 物理学家对量子纠缠现象的认识经历了基于观念质疑、实验认可和具体应用这样一个从理论阐述到技术开发的过程.量子纠缠现象的存在颠覆了许多传统的哲学观念,直接引发了关于如何理解"实在"和"因果性"概念的讨论.这些讨论深化了对实在论与反实在论、因果性与关联、决定论与非决定论、定域性与非定域性、可分离性与不可分离性等概念的理解,揭示了本体论思维方式的局限性.

摘要： '共旋'弦理论是用物理方法探索爱因斯坦晚年追寻引力与电磁力相统一的基础理论.认为世界是物质的、物质是运动的、运动物质具有"自我复制"功能.认为引力波和电磁波均是物质的运动"自我复制"功能所致;认为光波是物质中电子'运动'的向心力'自我复制'发生原子轨道能级跳跃而产生的电磁波;认为光子并不存在;认为'量子纠缠'现象是激发光波与辐射光波二列对头碰行波叠加变成的驻波,爱因斯坦预言:"'幽灵一般的量子纠缠'现象的发现,将导致量子论的衰落."将会得到应验.

摘要： 自发参量下转换(SPDC)光场是单色强泵浦光子流作用于非线性介质所产生的非经典光场.SPDC光场可用于产生高质量的纠缠光子对,被广泛应用于量子纠缠的研究和应用中.基于SPDC的量子纠缠教学实验也已在国内外一些一流大学开设.但由于SPDC光场空间分布复杂,实验调节精度要求较高,加之学生对光场缺乏深入理解,而使得教学实验往往耗时较长.本文分析并测量了405nm泵浦光产生的Ⅱ类SPDC纠缠点附近小范围内光子通量的空间分布,辅助Ⅱ类SPDC纠缠源调节,从而有助于减少教学实验所需时间,增强学生对纠缠点空间定位理论的理解,有助于学生更好地开展实验学习.并为对光场进行详细分析以建立程序自动调节纠缠源提供了基础和可能.

摘要： 本实验研究了固体体系中二量子比特的可分离热态的量子关联，实验是在自制的脉冲式电子自旋共振(ESR)谱仪上完成的。实验中观察到了量子失谐的突变,突变点清楚的对应于哈密顿量行为的某些临界点.结果展示了量子关联在研究量子系统的基本性质的潜在应用,如有限温度下的量子临界状态.

摘要： 本实验研究了固体体系中二量子比特的可分离热态的量子关联，实验是在自制的脉冲式电子自旋共振(ESR)谱仪上完成的。实验中观察到了量子失谐的突变,突变点清楚的对应于哈密顿量行为的某些临界点.结果展示了量子关联在研究量子系统的基本性质的潜在应用,如有限温度下的量子临界状态.

摘要： 本实验研究了固体体系中二量子比特的可分离热态的量子关联，实验是在自制的脉冲式电子自旋共振(ESR)谱仪上完成的。实验中观察到了量子失谐的突变,突变点清楚的对应于哈密顿量行为的某些临界点.结果展示了量子关联在研究量子系统的基本性质的潜在应用,如有限温度下的量子临界状态.

摘要： 本实验研究了固体体系中二量子比特的可分离热态的量子关联，实验是在自制的脉冲式电子自旋共振(ESR)谱仪上完成的。实验中观察到了量子失谐的突变,突变点清楚的对应于哈密顿量行为的某些临界点.结果展示了量子关联在研究量子系统的基本性质的潜在应用,如有限温度下的量子临界状态.

摘要： 本发明公开了一种基于线性光器件的5粒子量子线性纠缠态的纠缠浓缩方法，包括步骤：纠缠态分发：5个参与方中一个参与方制备1个5粒子量子线性纠缠态，并将其中4个粒子通过量子信道发送给其余4个参与方，每个参与方拥有一个粒子；纠缠态浓缩：根据量子信道特征，5个参与方中4个参与方对自己手中的粒子利用线性光器件执行局域操作；操作完成后，5个参与方共享原始5粒子量子线性纠缠态。本发明仅利用最简单的线性光器件实现5粒子量子线性纠缠态的纠缠浓缩，且成功概率达到最大，过程简单，传输高质量，对量子信息、量子密码很多领域有很大的实用化价值。

摘要： 本发明提出一种基于d级量子系统Bell纠缠态之间纠缠交换的多方量子隐私比较方法，只执行一轮就能完成n个用户的二进制序列的相等性比较，其中d＝n。详细的安全性分析表明，外在攻击和参与者攻击都是无效的。本发明的方法无需采用量子密钥分配方法在n个用户中建立密钥以对秘密二进制序列进行加密保护。相比于之前的基于d级Cat态和d级Bell纠缠态纠缠交换的多方量子隐私比较方法，本发明的方法在量子资源、第三方的量子测量和量子比特效率上具有明显的优势。

摘要： 本发明涉及一种量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置。本发明主要是解决现有量子通道和量子节点的纠缠存在着几率性制备的技术问题。本发明的技术方案是：该的产生装置，包括光源单元、声光调制系统、光学参量放大器、光学分束器、原子系统和纠缠测量系统；所述光源单元设有种子光信号a

摘要： 本发明涉及量子密钥分发技术领域，具体公开了一种基于量子纠缠数态压缩的量子密钥分发方法，包括步骤：S1：在Alice端采用等距压缩矩阵将4n个纠缠贝尔态经n+1级压缩为数态|0＞或数态|1＞并共享至Bob端，n≥1；S2：Alice端和Bob端对共享的数态|0＞或数态|1＞采用等距解压矩阵进行逐级解压；S3：基于Alice端和Bob端之间的密钥协商，提取经n+1级解压后所得纠缠贝尔态所携带的经典信息。本发明采用等距压缩矩阵对量子纠缠贝尔态进行张量保迹压缩，可将经典信息更有效地编码为量子位，最大限度地减少了Alice和Bob之间量子通信所需的工作量，大大减少了需要传输的(压缩)量子比特数和存储，可解决BB84、Ekert91和BBM92协议中存在的低效率问题，还具有高编码容量，具有比BB84协议更好的安全性。

摘要： 本发明涉及一种量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置。本发明主要是解决现有量子通道和量子节点的纠缠存在着几率性制备的技术问题。本发明的技术方案是：该的产生装置，包括光源单元、声光调制系统、光学参量放大器、光学分束器、原子系统和纠缠测量系统；所述光源单元设有种子光信号a

摘要： 本发明公开了一种拓扑保护的量子纠缠光源及光子纠缠态生成方法。本发明的量子纠缠光源包括由多个波导谐振环排成二维阵列、马赫曾德尔干涉仪；二维阵列中的波导谐振环称为主环，其中任意两相邻主环之间均通过一个连接环进行倏逝波耦合连接，使得二维阵列满足反常弗洛凯拓扑绝缘体，连接环为波导谐振环；马赫曾德尔干涉仪与二维阵列的边缘上任一主环通过倏逝波耦合连接，用于对输入的泵浦光的分束比和相位进行调制后输入反常弗洛凯拓扑绝缘体，对反常弗洛凯拓扑绝缘体上下两个边界态同时泵浦；其中泵浦光的波长位于反常弗洛凯拓扑绝缘体的拓扑边界态存在的区间内。本发明能够抵抗一定程度的耦合强度误差与相位噪声，保证纠缠态的高保真度与高纯度。

摘要： 本发明公开了一种基于量子纠缠度计算的电气设备之间纠缠关联的分析方法，是在传统的数学方法上提炼出的全新数学分析理论，更加符合客观世界多态的实际情况，解决了数据存储不足和过分剔除人为数据而导致的数据浪费的问题。为数据分析领域工作提供了一项创造性的数据关联分析方法及关系判定依据，有效解决了电力行业数据存储不足及数据浪费的问题。

摘要： 本申请实施例所公开的一种集成量子纠缠光源的光量子芯片的制备方法及其结构，制备方法包括获取待刻蚀结构和待转移结构，该待刻蚀结构自下而上依次包括基底、牺牲层和待刻蚀层，待转移结构的上表面包括待转移区域和待刻蚀区域，进而对待刻蚀结构进行刻蚀处理，使得在待刻蚀层形成波导光栅耦合结构，得到待腐蚀结构，并对待腐蚀结构进行腐蚀处理，去除牺牲层，得到量子点薄膜，之后将量子点薄膜转移至待转移结构上的待转移区域，并在待刻蚀区域刻蚀出待施压区域，得到光量子芯片。基于本申请实施例通过在待刻蚀区域上刻蚀待施压区域以施加驱动电压，通过压电效应来调控精细结构分裂，提高量子纠缠光源的产率，实现片上量子纠缠光源的光量子芯片。

摘要： 本发明涉及量子密钥分发技术领域，具体公开了一种基于量子纠缠数态压缩的量子密钥分发方法，包括步骤：S1：在Alice端采用等距压缩矩阵将4n个纠缠贝尔态经n+1级压缩为数态|0＞或数态|1＞并共享至Bob端，n≥1；S2：Alice端和Bob端对共享的数态|0＞或数态|1＞采用等距解压矩阵进行逐级解压；S3：基于Alice端和Bob端之间的密钥协商，提取经n+1级解压后所得纠缠贝尔态所携带的经典信息。本发明采用等距压缩矩阵对量子纠缠贝尔态进行张量保迹压缩，可将经典信息更有效地编码为量子位，最大限度地减少了Alice和Bob之间量子通信所需的工作量，大大减少了需要传输的(压缩)量子比特数和存储，可解决BB84、Ekert91和BBM92协议中存在的低效率问题，还具有高编码容量，具有比BB84协议更好的安全性。

摘要： 本发明提出一种不带纠缠的适用于量子用户和经典用户之间的三方安全半量子求和方法，仅使用单量子比特作为初始量子资源，能计算出一个量子参与者和两个经典参与者的秘密比特的模2和。本发明的方法无需量子纠缠交换、酉操作以及预先共享的密钥。本发明的方法只要求量子参与者进行{|0>，|1>}基测量、{|+>，|‑>}基测量和Bell基测量。与现有的唯一一个半量子求和方法相比，本发明的方法在量子参与者的量子测量上更具优势；而且，本发明的方法可具备更高的量子比特效率。