光纤信道中量子信令的传输损伤及修复策略

通过计算错误量子态与总量子态的比值,引入误态率的概念,分析产生误态的原因,建立量子信令传输损伤模型。通过采用量子中继和全光纤偏振控制器,提出一种量子态均衡策略。分析该策略对损伤模型的影响,对量子态在光纤传输过程中的损耗和色散进行补偿。仿真结果表明,本策略可以降低误态率,增加量子信令传输误态率低于3%阈值时的有效传输距离。     

基于两级偏振分光镜的量子信令纯化方案

为解决量子信令在远距离传输过程中的纯化中继问题,提出了基于两级偏振分光镜的纠缠纯化方案。采用三个偏振分光镜构建方案,第一级含一个偏振分光镜,第二级有两个偏振分光镜,让混合态的量子信令纠缠态通过两级偏振分光镜后,会产生一对新的纠缠态,继而用新的纠缠态来替代原来的混合态,最终实现纯化的目的。对每一种输入态进行分析验证,结果表明,所提出的纠缠纯化方案可以有效的实现量子信令的纯化,具有很好的应用性和操作性。该方案的研究对未来量子通信中信令的传输具有一定的技术参考作用。     

量子信令分层模型及纠缠分发层功能的实现策略

提出了量子信令的分层模型,分析了各层的功能。针对量子移动通信网与量子固定通信网之间量子信令传递与交换的各种情况,研究了纠缠分发层功能的实现策略。结果表明,所提出的量子信令分层模型,各层功能完善,不仅可以满足未来多用户量子通信的需要,而且分发层功能的实现策略能够适应不同网络之间量子通信的情况,具有很好的通用性。本研究对于未来量子信令标准的制定具有很好的技术支撑作用。     

光纤量子密钥分发系统中密钥传输率和误码率的研究

通过理论分析和计算,研究了光纤损耗、色散和单光子探测器暗计数等因素对量子密钥分发系统密钥传输率和误码率的影响.研究表明,光纤损耗是影响密钥传输率的主要因素.而量子比特误码率则与光纤损耗、色散、脉冲宽度、单光子探测器暗计数以及瑞利反向散射等因素有关.在实验中,应尽量降低光纤损耗、色散和单光子探测器的暗计数,同时选择适当的初始脉宽,从而提高密钥传输率并降低误码率,进而提高量子密钥分发系统的传输距离.     

中国远距离量子通信研究取得重大突破

近日,中国科学家采用诱骗信号方法在国际上率先实现了以弱激光为光源、绝对安全距离大干100公里的量子密钥分发。这是中国科学家继五光子纠缠态制备与操纵、自由空间量子纠缠分发以及复合体系量子态隐形传输等重要研究成果后,在量子通信实验领域取得的又一国际领先的研究成果。这项远距离通信上的突破是由清华大学、中国科技大学等机构组成的联合研究团队获得的。     

自由空间量子密钥分配协议研究

针对自由空间量子信道特点,对已有量子密钥分配协议加以改进,提出自由空间量子密钥分配协议。将瞄准捕获跟踪和单光子捕获加入到协议之中,使得自由空间量子密钥分配协议更加完善、安全。     

自由空间量子密码术的发展状况

综述了自由空间量子密码术的发展状况。其中包括自由空间量子密码术协议和量子密钥分配过程,以及自由空间量子密码术实验分析。     

研究进展

纠缠光子穿越144km自由空间欧洲的一个研究组在自由空间中实现了144km间距的量子密钥传输。这个距离比以前自由空间的结果提高了一个数量级,被认为是朝向未来基于卫星     

基于量子理论的彩色图像传送方式

利用量子物理中二能级原子自由空间自发发射的理论,构建量子信号传送模型,以量子为信息载体,从而实现彩色图像的异地传输。阐述了一种具有实用性的彩色图像传送方式。     

基于连续变量的经典-量子信息共信道同传系统拉曼散射影响分析

经典-量子共信道同传是量子保密通信关键应用技术之一,其能够解决当前量子信息与经典信息需不同光纤分别传输的难点问题,可显著降低应用成本。本文针对基于波分复用技术的连续变量量子密钥与经典信息同传的方案,定量分析了系统拉曼散射噪声特性,在前向和后向两种不同经典信息传输模式下,仿真对比研究了拉曼散射噪声对系统安全密钥率的影响。结果表明：经典信息采用前向传输模式时系统安全密钥率明显大于后向传输模式;在固定信道输入功率时,短距离通信时拉曼散射噪声对安全密钥率的影响较小,随距离的增长,拉曼噪声影响不可忽略;在固定通信距离时,在一定数值范围内的额外噪声对系统的安全密钥率影响较小,在L=50km时,此数值为0.07N0 。     

纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的量子纠缠

利用全量子理论,研究了双原子与压缩相干态光场相互作用系统的量子纠缠特性,分别讨论了相干态振幅参量、光场压缩参量和耦合系数比值对系统场熵和原子相对熵演化的影响.结果表明： 当相干态振幅参量为零或很小时,两原子间纠缠度随时间演化规律和场-原子纠缠度随时间演化规律几乎相反,场-原子间的纠缠削弱了两原子间的纠缠.随着相干态振幅参量增大或光场压缩参量减小,在一定时域内,两原子处于稳定的纠缠态,并且这个时域逐渐变长,同时原子-原子平均纠缠度值增大,而场-原子平均纠缠度值减小.耦合系数比值（原子之间偶极-偶极相互作用）的增大会减弱原子与场之间的作用,使两原子始终处于最大纠缠态.     

Fock空间中基于波色双模指数二次型算符的连续变量纠缠态的量子涨落特性

利用线性量子变换理论（LQTT）,导出在Fock空间中连续变量两体纠缠态的量子涨落计算的一般公式,并讨论此纠缠态的压缩特性。通过线性拟合的方法,得到当涨落度和纠缠熵分别出现极值时,态参数之间关系。结果显示当达到较大纠缠时,该态的压缩程度也较大,除此以外还得到了涨落度随参数和纠缠熵的变化关系。同时举例说明此公式在计算双模压缩真空态和单边双模压缩真空态的量子涨落中的应用。     

同小区内基于纠缠度计算的量子移动通信越区切换算法

量子通信具有绝对安全、保密的优势,将量子通信与传统移动通信二者的优点相结合,构造安全、保密、灵活、高效的量子移动通信系统是未来移动通信的发展方向,关于量子移动通信越区切换的研究目前尚未展开。为了解决量子移动通信系统的越区切换问题,提出了基于纠缠度计算的量子越区切换算法。根据用户位置的变化情况,首先定义了量子移动终端与量子基站天线之间的纠缠度,然后分析了影响该纠缠度的各种因素,最后对移动用户在各扇区之间的切换进行了深入分析和计算。研究结果表明,本文所提出的基于纠缠度计算的量子越区切换算法具有很好的可操作性和可实现性。本文对于构建未来量子移动通信系统及其标准的制定有着重要的技术支撑作用。     

基于纠缠度计算的低轨道量子卫星通信切换算法

为了解决低轨道(Low Earth Orbit, LEO) 量子卫星通信的越区切换问题,提出了基于纠缠度计算的量子卫星通信切换算法。在卫星与终端距离和量子噪声的作用下,得出了环境与量子系统消相干后两粒子系统的纠缠度,并且系统始终选择与终端纠缠度最大的卫星进行切换。仿真结果表明,LEO卫星在700km和1400km轨道上在一定纠缠度下的切换成功率可达到95%以上,这很好的实现了量子卫星的平稳切换,对于构建未来全球量子通信系统及其标准的制定有着重要的技术支撑作用。     

基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率

为了解决量子信令交换的最佳交换速率问题,提出了基于保真度的量子信令纠缠交换最佳交换速率算法。根据量子信令纠缠交换方案,分析了由量子混合态组成的信令保真度。针对单输入单输出系统（SISO）和多输入多输出系统（MIMO）,讨论了影响量子信令交换速率的各种因素,计算得出最佳交换速率。仿真结果表明,在保真度为97%时,最佳交换速率为100qubit/s,该指标完全能够满足量子通信对信令交换的要求,对于构建未来量子通信系统有着重要的技术支撑作用。     

量子通信的特色和局限性分析

利用量子纠缠粒子对的远程关联可以实现隐形传态,这是在经典物理现象中找不到的最奇妙的特性,它在量子通信中可能会扮演一个非常特殊的角色。但是利用隐形传态通信能否实现超光速通信、能否突破经典通信的距离和速率极限？通过从量子特性和通信系统工程角度对这些问题进行详细分析可知量子通信存在一些局限性,其在对潜通信和深空通信领域的应用前景有限,对量子通信系统的特色和局限性进行客观分析具有重要意义。     

空间量子通信技术

利用卫星来分发单光子（或纠缠光子对）的方法为远程量子通信网络提供了一种独特的解决方案。这将克服现有的光纤和陆上自由空间链路所带来的距离限制，实现真正意义上的全球量子通信。本文对这种设想进行了分析，证明这种设想有很高可行性。     

双Jaynes-Cummings耦合模型中几何量子失协的研究

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了双Jaynes- Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明：通过提高纯度、初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协震荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。