广义量子Loop程序的若干性质

本文首先就广义量子loop程序(简记为GQLoop)的主体由比特翻转、去极化、幅值阻尼、相位阻尼等信道描述时,对它的终止(几乎终止)问题进行了研究.其次,讨论了两类GQLoop程序相互嵌套时loop程序的终止(几乎终止)的问题.研究表明:以量子运算的嵌套为主体的GQLoop程序终止(几乎终止)的条件依赖于刻画量子信道的参数.最后,当开放量子系统与其环境在酉运算下做为loop程序的主体时,讨论了在酉运算后去掉环境时的主系统上量子程序的执行过程.     

新的非对称量子纠错码的构造

量子纠错码在量子通信和量子计算中起着非常重要的作用,之前的量子纠错码的构造大部分都集中在对称的量子信道,即量子比特翻转的错误概率与量子相位翻转的错误概率相等。该文在非对称量子信道上,即量子比特翻转的错误概率小于量子相位翻转的错误概率,利用经典的平方剩余码和Reed-Muller码构造一批非对称的量子纠错码。同已知的非对称量子纠错码的构造方法相比,该构造方法简单。并且,利用有限域的扩域到其子域的迹映射,构造得到了更多的非对称量子纠错码。     

含噪多址量子信道容量定理的求证与应用

含噪多址量子信道的容量研究是实现量子多用户通信的基础。文中利用经典-量子纠缠产生编码定理和量子-量子纠缠产生编码定理求证了含噪多址量子信道容量定理，获得了含噪多址量子信道的经典-量子容量区域和量子-量子容量区域，并将该定理应用到多址量子相位翻转信道中，计算得到量子相位翻转信道的量子-量子容量区域，结果验证了容量定理的有效性，得到量子-量子容量区域是五边形区域。为了计算简便且不失一般性，求证过程考虑采用两输入-单输出信道的含噪多址量子信道模型。     

振幅阻尼信道下两量子比特的联合Kraus算子表示

振幅阻尼噪声存在于大量具有能量损失的真实量子比特系统中。本文利用两原子和单模腔共振相互作用的普遍模型， 推导了振幅阻尼信道下两量子比特系统的联合Kraus算子表示。这为解决和量子信息处理相关的具体过程提供了有效方法。 由于其普适性和计算的简便性，该方法有助于解决很多实际的物理问题。     

连续变量相干态量子神经网络模型的构建

为了将功能强大的神经网络应用到连续变量量子信息处理中,需要建立连续变量的量子神经网络(QNN)模型.以相干态量子逻辑门为基元,基于QNN原理构建了由输入层、隐藏层和输出层组成的量子线路,实现了连续变量相干态量子神经网络(CSQNN)功能.模型通过多控CNOT门实现量子态操作,利用相位旋转门完成网络参数的学习训练.仿真结果表明在CSQNN辅助下,阻尼系数为0.5的振幅阻尼信道的量子隐形传态保真度显著提高,趋近1,说明提出的CSQNN模型能有效处理连续变量量子信息.     

多误码率固定速率OFDM自适应调制比特功率分配方法

一些应用中需要多误码率的固定速率OFDM自适应调制.本文首先对该多载波自适应调制需求中的比特功率优化分配问题建模,并进一步限定各OFDM子信道采用正交幅度调制(QAM),基于子信道调制比特的任意正实数和无限粒度假设详细分析了子信道集合划分和比特功率分配问题,由此得到一种实用的次最优子信道集合划分和比特功率分配方法.分析和仿真表明由于可得到比特分配的闭式表达,因此该方法计算复杂度低,且性能良好,是一种实用的多误码率固定速率OFDM自适应调制比特功率优化分配方法.     

基于三粒子非对称纠缠信道的可控密集编码

提出一种新型的基于三粒子 维非对称纠缠量子信道可控密集编码方案。控制者（Charlie）对其手中2维粒子进行局域测量控制信息发送者（Alice）和接收者（Bob）量子态塌缩,调控Alice和Bob量子态纠缠,实现Alice和Bob 维非对称量子信道纠缠调控。计算了Alice和Bob非对称密集编码平均信息传送量,分析表明,Charlie通过调节测量角 的大小可以控制Alice和Bob平均信息传送量。利用三粒子最大纠缠程度的 维非对称纠缠量子信道,Charlie可以控制Alice和Bob密集编码传送信息量高于2比特,方案是高效的;对于非最大纠缠程度的量子信道,传送信息量受到Charlie测量角 和三粒子量子态纠缠系数 共同调控。     

磁场调制下的双电子量子点qubit

研究了磁场中二维有限深抛物形量子点中双电子在总自旋分别为S＝0或S＝1时的电子态,在有效质量近似下,利用精确的对角化方法计算了系统的能级结构.发现系统的基态总自旋S可以通过改变磁场的大小进行调制,由此可以设计利用S＝0和S＝1两个自旋态组成一个量子比特.     

磁场调制下的双电子量子点qubit

研究了磁场中二维有限深抛物形量子点中双电子在总自旋分别为 S=0或 S=1时的电子态 ,在有效质量近似下 ,利用精确的对角化方法计算了系统的能级结构 .发现系统的基态总自旋 S可以通过改变磁场的大小进行调制 ,由此可以设计利用 S=0和 S=1两个自旋态组成一个量子比特     

克服腔QED中比特反转错误的无退相干子空间量子计算

提出了一种抑制集体比特反转错误的无退相干子空间量子计算方案。该方案基于腔电动力学系统,用囚禁于腔中的两个相邻原子编码一个逻辑比特的编码方案,构造出不受比特反转错误影响的四维无退相干子空间。并通过调节外加光场和与腔的耦合,在此无退相干子空间中实现了两个非对易的单比特操作和控制相位门,从而实现了克服集体比特反转错误的通用量子计算。     

多址量子退极化信道的信道容量

量子退极化信道是一类重要的量子噪声信道.为了计算简单且不失一般性,选取两输入、一输出的多用户模型,对量子退极化信道的容量进行研究,从理论上获得基于量子退极化信道的经典量子容量区域和量子容量区域.前者是一个用户发送经典信息而另一个用户发送量子信息的速率区域,后者是两个用户都发送量子信息的速率区域,并对多址量子退极化信道的性能进行分析.     

基于差分相位编码的量子密钥分配协议

基于差分相位编码的量子密钥分配协议,对弱相干光脉冲采用相位调制,采用非对称M-Z干涉仪系统进行差分解码。在经典计算机上用Matlab编制相应的程序,实现了相位调制的量子密钥分配协议仿真。研究表明,在经典计算机上仿真相位调制的量子密钥分配过程是完全可行的。     

杂化纠缠系统的纠缠猝死研究

研究了一类杂化纠缠态在两种不同类型退相干信道下的纠缠动力学行为,以及退相干过程中出现的纠缠猝死现象.计算了相位阻尼信道和退极化信道下的纠缠度,并分析了纠缠度随时间的变化.结果表明在相位阻尼信道下不会出现纠缠猝死现象;在退极化信道下杂化纠缠态会经历纠缠猝死,纠缠度在某一特定的时间内衰减为零.     

基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码算法

针对极化码串行抵消列表比特翻转(Successive Cancellation List Bit-Flip, SCLF)译码算法复杂度较高的问题,提出一种基于分布式奇偶校验码的低复杂度极化码SCLF译码(SCLF Decoding Algorithm for Low-Complexity Polar Codes Based on Distributed Parity Check Codes, DPC-SCLF)算法。与仅采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)码校验的SCLF译码算法不同,该算法首先利用极化信道偏序关系构造关键集,然后采用分布式奇偶校验(Parity Check, PC)码与CRC码结合的方式对错误比特进行检验、识别和翻转,提高了翻转精度,减少了重译码次数。此外,在译码时利用路径剪枝操作,提高了正确路径的竞争力,改善了误码性能,且利用提前终止译码进程操作,减少了译码比特数。仿真结果表明,与D-Post-SCLF译码算法和RCS-SCLF译码算法相比,所提出算法具有更低的译码复杂度且在中高信噪比下具有更好的误码性能。     

自由空间量子密码通信中量子密钥比特率研究

通过引入量子信道传输率、单光子捕获概率、检测因子和数据筛选因子,给出了自由空间量子密钥分配中量子密钥比特率的表达式.针对低轨卫星-地面站间激光链路,进行了量子密钥比特率的数值仿真研究.结果表明,在低轨卫星-地面站间进行量子密钥分配是可行的.     

七位量子信道编码与纠错

在量子网络的两个站点间通信时,一旦数据帧中出现误码就需要重新发送数据帧,此举虽然能够保证数据的正确性,但是在一定程度上增加了信道的压力、降低了通信效率。为了缓解信道压力,从量子态的复制、隐形传送的过程出发,针对现有的量子纠错电路进行分析和改进,设计出了七粒子纠缠态的量子纠错线路,七粒子纠缠态量子纠错可以纠正不多于3位量子态出现的位反转或者位相翻转错误。并对改进前后协议的效率、信道的利用率进行对比,发现改进后的纠错电路能有效提高数据传输的效率,为以后多粒子纠错提供可参考的依据。     

高维量子态存储

量子通信网络主要由用于存储和操纵量子态的存储单元和联络存储单元之间的信息载体构成。光子是信息载体的最佳选择,存储单元可以由固态材料或气态原子组成。相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。若能够实现编码于高维空间的量子态存储,则在增大存储单元存储容量的同时,还可以提高网络的信道容量和传输效率,因而高维量子态的存储研究成为当前量子信息领域的热点领域。本文简要回顾了国内外在高维量子态存储方面进展,着重介绍了近期基于冷原子系综实现单光子条件下高维量子态存储的突破性进展,提出了构建高维量子网络需要解决的关键问题。     

可光纤集成的相干态量子身份认证系统

报道了可光纤集成相干态量子身份认证实验系统。该系统采用偏振相干态的斯托克斯矢量作为量子信号载体,采用动态偏振控制器作为信号调制器,利用固有的相干态量子噪声保证系统的安全性。自行设计了脉冲激光驱动电路、微弱窄脉冲激光探测电路、信号同步模块,采用Socket网络通信程序在TCP/IP局域网中实现了量子保密通信所需要的经典通信。该相干态量子身份认证系统采用的运行密钥为12位,每个光脉冲包含40000个光子,传输速率达到8kbit/s,合法用户间误码率(BER)小于10-4。每传输一个比特信息,攻击者所能窃取的信息量I(Alice,Eve)<10-14bit。