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量子信息实验新进展:首次实现多自由度量子体系隐形传态

量子隐形传态[1]在概念上非常类似于科幻小1997年,国际上首次报道了单一自由度量子隐形说中的“星际旅行”,可以利用量子纠缠把量子传态的实验验证[2]。此后,作为国际学术界量子态传输到遥远地点,而无需传输载体本身。量子信息实验领域的重要研究热点,量子隐形传态又隐形传态作为量子信息处理的基本单元,在量子先后在包括冷原子[3]、离子阱[4]、超导[5]、量子点[6]通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。和金刚石色芯[7]等诸多物理系统中得以实现。然而,迄今为止,所有的实验实现都存在着一个根本的局限,即只能传输单个自由度的量子状态,而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质,即使是一个最简单的基本粒子,如单光子,它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。多自由度的量子隐形传态作为发展可拓展量子计算和量子网络技术的必经途径,成为近二十年来量子信息基础研究领域的一个巨大挑战。面对挑战,我们选取单光子自旋和轨道角动量作为研究对...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》2015年06期
《科学》2015年03期
科学

中国科学技术大学首次实现多自由度量子体系隐形传态

[本刊讯]中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究团队成功实现单光子的自旋和轨道角动量的量子隐形传态(quantum teleportation),这是国际上首次实现多自由度量子体系隐形传态。这一研究成果于2015年2月26日以封面标题的形式发表于Ateure。 量子隐形传态是通过共享量子纠缠态,并借助经典通道实现量子信息传输的过程。1997年,奥地利的宰林格(Anton Zeilinger)小组首次完成了量子隐形传态的实验验证。该工作成功实现光子自旋的隐形传态,成为量子信息实验领域的经典之作。自此,研究人员先后在冷肝、离子讲、超导、量子点和相干光场等物理系统中实现了隐形传态。由于所需实验条件苛刻,所有的工作都只是对1个自由度进行隐形传态。 然而,任何量子都有不止一个自由度,而且各个自由度往往相互关联。即使单个光子,也有多种“状态”,如频率、动量、自旋、轨道角动量等。实现多自由度量子体系隐形传态是发展可拓展量子计算和量子网络技术的前提...  (本文共1页) 阅读全文>>

权威出处: 《科学》2015年03期
《中央民族大学学报(自然科学版)》2015年01期
中央民族大学学报(自然科学版)

关于量子隐形传态的研究进展及应用分析

前言量子信息理论是一门将信息科学和量子力学互相结合的新兴学科,经过二十余年来的发展和研究,它的出现,扩展了量子力学理论应用的适用范围,已经成为重要又富有活力的研究领域,为21世纪信息科学的发展提供了新的理论与方法.量子信息理论中量子通信是其中一个重要部分,其主要理论包括:量子隐形传态,量子密码术,量子计算和量子测量.特别是在量子通信的应用中,量子隐形传态是量子信息科学中一个非常关键的理论组成部分.它通过使用量子态作为信息载体,并传送量子态来达成大容量信息的传输,可以实现理论上不可破译的量子保密通信.并具有可靠性高,节省资源,降低通信的复杂度等优势.所以如果实现并使用量子隐形传态的技术,必将能够在量子信息和量子计算等领域中取得重大发展.1量子隐形传态量子隐形传态,或者称为纠缠辅助的量子隐形传态,是一个量子比特(量子信息中的基本单位)能够从一个地点准确无误(原理上)地传输到另一个位置的过程,在这一过程中量子比特并不会通过其中间信道部...  (本文共5页) 阅读全文>>

《重庆工商大学学报(自然科学版)》2015年10期
重庆工商大学学报(自然科学版)

基于双向量子隐形传态上的双向量子安全直接通信

纠缠交换是量子通信的一个重要方面,它被广泛应用到量子的信息处理中,例如量子隐形传态、量子秘密共享等.量子隐形传态是在量子纠缠的帮助下,经由经典通道和EPR通道将甲地的某一个粒子的未知量子态在乙地的另一个粒子上还原出来[1].1984年,Bennett和Brassard提出了第一个量子密钥分配协议BB84协议,可以实现建立在量子力学原理上的安全通信,该协议也称Bennett-Brassard协议[2],标志着量子通信安全研究的开始.首先提出了一种利用EPR对和量子纠缠交换的双向量子隐形传态,然后在利用这个双向量子隐形传态提出一种双向量子安全直接通信协议,在这个协议中,Alice和Bob就能同时读取双方已编码的信息,并且不需要在量子信道中传输携带秘密信息的量子比特.1双向量子隐形传态1.1量子纠缠交换方法假设4个EPR形式可以写为+〉12=1槡200〉+11()〉12,-〉12=1槡200〉-11()〉12ψ+〉12=1槡201...  (本文共5页) 阅读全文>>

《成都信息工程学院学报》2015年01期
成都信息工程学院学报

基于四粒子团簇态实现二粒子任意态的量子隐形传态

0引言近年,随着量子计算机的发展,量子通信[1]受到诸多学者青睐,也受到越来越多的研究。量子物理中指出,量子具有海森堡不确定性、量子态不可克隆和量子纠缠等特征,保证了量子通信具有高效性和安全性的优点。利用量子的“不可克隆原理”和“测不准原理”特性生成的量子密钥是安全的,而且通过此秘钥就可以实现通信的无条件安全,即信息论安全,也就是说即使攻击者有很多信息资源,也不能破译这个密码系统。量子力学中还有一种特殊现象就是量子纠缠,量子隐形传态也是对量子纠缠现象的运用和体现,显然,利用这个特性可以进行量子隐形传态,实现信息的传送和处理。1993年,Bennett等[2]提出量子隐形传态(quantumteleportation)概念,利用通信双方共享的纠缠对,发送方根本不需要发送粒子原始状态就能将其原始量子态(即未知的量子比特)传送到远程的另一个粒子上,量子隐形传态便得到了广泛关注,并在理论上[3-7]和实验上[8-10]都取得巨大进展。团...  (本文共4页) 阅读全文>>

《赤峰学院学报(自然科学版)》2015年04期
赤峰学院学报(自然科学版)

单JC原子与孤立原子耦合模型中量子隐形传态的研究

1引言作为量子纠缠特性的典型应用,量子隐形传态理论方案自1993年由Bennett等人[1]提出以后,就引起了广大理论物理学家和实验物理学家的兴趣.量子隐形传态可以利用两个分隔两地的纠缠粒子和局域操作将未知量子态以优于任何经典协议的保真度传送给接收者,此方案先后在光子比特[2-4]和原子比特[5-6]中实现.本文利用两个处于JC腔中的原子和腔外的一个孤立原子间的纠缠态作为量子隐形传态信道,研究标准和非标准量子隐形传态协议下,传递单比特量子态时平均保真度的解析表达式及其受耦合强度和初始态等系统参数的影响.计算结果表明,适当调整耦合强度等系统参数,在标准量子隐形传态协议下传递两比特量子纠缠态以及非标准量子隐形传态协议下传递单比特量子态时,隐形传态的平均保真度可以接近较好的值.这说明在不同量子隐形传态协议下,选取与实验条件相符的系统参数,利用两个处于JC腔中的原子和腔外的一个孤立原子间的纠缠态作为量子信道可以实现较好的量子隐形传态.2...  (本文共3页) 阅读全文>>

《渭南师范学院学报》2014年23期
渭南师范学院学报

实现纠缠交换的基本方案

1993年,由Zukowki[1]等人提出纠缠交换的概念.两个从未直接相互作用的量子系统之间要产生相互关联可以通过纠缠交换的过程来实现,更重要的是可以建立远程非局域关联.潘建伟等人[2]则最先利用纠缠交换在实验上制备出光子间的纠缠态;在2004年底由彭堃墀院士的研究团队首次实现了连续变量的纠缠交换这一重要的基础实验[3];纠缠交换是量子隐形传态的一个特例,其表现形式是纠缠态的量子隐形传送.要实现纠缠交换,必须得理解量子态、量子纠缠等基本概念,特别值得一提的是,量子纠缠是量子信息最基本的源泉,迄今为止,量子纠缠已被广泛应用于量子隐形传态、量子编码、量子保密通讯和量子计算等领域.1997年,《自然》杂志上发表了一篇具有里程碑意义的研究论文《实验量子隐形传态》,该篇文章引起了全球物理界的轰动,被欧洲物理学会、美国物理学会、美国《科学》杂志等大量宣传及高度评价,此后相应的理论研究非常活跃,直到2004年,相关实验“五光子纠缠和终端开放量...  (本文共4页) 阅读全文>>