“量子信息科学”专题序

1

作者 郭光灿 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 2011年第2期I0001-I0001,共1页

量子信息是物理学与信息学交叉融合的新兴学科，其研究涉及到物理、计算机、通信、数学等多个学科。量子信息科学与技术有望在运算速度、信息安全、信道容量等方面突破传统信息系统的极限，有重大的科学价值和巨大的应用前景。

关键词 量子信息科学 专题 科学与技术 新兴学科 交叉融合 运算速度 信息安全 信息系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于量子纠缠光源的椭圆偏振测量技术研究进展

2

作者 牛素俭 解孟雨 +1 位作者 周志远 史保森 《量子电子学报》 北大核心 2025年第4期450-463,共14页

椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。... 椭圆偏振测量仪(以下简称偏振仪)是用于测量样品光学性质的重要工具,在物理、化学、材料科学等诸多领域都有着广泛的应用,其通过精确测量偏振光在经过样品前后偏振态的变化,并结合特定的理论模型,达到准确评估样品多种光学性质的目的。当前,将新型光源应用到椭圆偏振测量技术中,以提升偏振仪的性能并拓展其应用范围,是相关研究领域的热点之一。而量子纠缠光源因其具有突破散粒噪声理论极限的潜能、极低光强下的抗噪能力以及非局域操控等特性,在量子精密测量领域得到广泛关注。近年来,人们日趋关注基于量子光源与椭圆偏振测量技术相结合的量子偏振仪的原理和应用研究。本文首先回顾了经典偏振仪的工作原理和类型,在此基础上,重点介绍了量子偏振仪的基本原理和研究进展,并展望了量子偏振仪的未来发展方向。 展开更多

关键词 量子信息 量子纠缠光源 经典偏振仪 量子偏振仪 量子精密测量

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子互文在中国科大的二十个春秋

3

作者 刘正昊 李强 +4 位作者 柳必恒 黄运锋 许金时 李传锋 郭光灿 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1-21,67,共22页

量子互文性是量子力学最为奇妙和令人困惑的特征之一,它指的是量子力学中一个算符的测量结果取决于测量时实际被观测的所有算符的选择。中国科学技术大学在量子互文方向的研究具有悠久的历史。本文回顾了过去20年来中国科大在量子互文... 量子互文性是量子力学最为奇妙和令人困惑的特征之一,它指的是量子力学中一个算符的测量结果取决于测量时实际被观测的所有算符的选择。中国科学技术大学在量子互文方向的研究具有悠久的历史。本文回顾了过去20年来中国科大在量子互文方向所取得的理论和实验进展。我们首先介绍著名的最简单的态无关量子互文性证明;而后展示几个基于光子系统的量子互文性实验测试;最后,我们讨论了量子互文性在广泛的量子信息科学中的作用及其在量子计算中的应用。 展开更多

关键词 量子信息 量子基础的光学实验 量子互文性

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子光源的相位随机化检测装置

4

作者 郝鹏磊 韩正甫 《量子电子学报》 北大核心 2025年第5期686-693,共8页

量子密钥分发(QKD)是抗量子计算攻击、保障信息安全的重要技术手段,但实际非理想的器件使得QKD系统的安全性存在隐患。针对实际QKD系统中量子光源光脉冲相位随机化存在的安全性问题,本文提出了采用不等臂法拉第-萨尼亚克-迈克尔逊干涉... 量子密钥分发(QKD)是抗量子计算攻击、保障信息安全的重要技术手段,但实际非理想的器件使得QKD系统的安全性存在隐患。针对实际QKD系统中量子光源光脉冲相位随机化存在的安全性问题,本文提出了采用不等臂法拉第-萨尼亚克-迈克尔逊干涉仪实现光脉冲相位随机化检测的方法,并测试了两款高速激光器模块的光脉冲相位关联度,基于实测关联度数据,修正了最终的安全密钥率,有效提升了当光源脉冲存在相位关联时的量子密钥分发实际安全性。 展开更多

关键词 量子信息 量子密钥分发 相位随机化检测 不等臂法拉第-萨尼亚克-迈克尔逊干涉仪 量子光源 安全性

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子信息技术发展概况 被引量：22

5

作者 郭光灿 张昊 王琴 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2017年第3期1-14,共14页

文中简介了量子信息物理的一些基础知识,综述了近期科学家在量子信息技术的几个主要方向上所取得的重要研究进展,其中包括量子计算、量子模拟、量子通信、量子密码和量子传感等。在量子计算方面,科学家在半导体和超导等体系上操控量子... 文中简介了量子信息物理的一些基础知识,综述了近期科学家在量子信息技术的几个主要方向上所取得的重要研究进展,其中包括量子计算、量子模拟、量子通信、量子密码和量子传感等。在量子计算方面,科学家在半导体和超导等体系上操控量子比特方面已取得重大突破。在量子模拟方面,通过使用线性光学元件实现了对Kibble-Zurek机制等现象的实验验证。在量子通信方面,构建量子网络的关键器件——量子存储器的性能得到了飞速提升。在量子密码方面,城域、城际量子网络已经初步建成,全球量子保密通信网络很有希望在不远的将来实现。在量子传感方面,在利用金刚石中的NV色心等体系的研究上已取得显著进步。最后我们对量子信息科学的未来发展趋势做了进一步展望。 展开更多

关键词 量子信息 量子物理 量子计算 量子模拟 量子通信 量子密码 量子传感

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子信息研究进展 被引量：31

6

作者 李传锋 郭光灿 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2000年第4期407-431,共25页

量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科。本文综述了量子信息领域的研究进展。即包括了为人们所熟知的量子通信与量子计算领域 ,也包括了刚刚兴起的但却有巨大潜力的量子对策论等领域。本文以介绍量子信息论的基本理论... 量子信息论是经典信息论与量子力学相结合的新兴交叉学科。本文综述了量子信息领域的研究进展。即包括了为人们所熟知的量子通信与量子计算领域 ,也包括了刚刚兴起的但却有巨大潜力的量子对策论等领域。本文以介绍量子信息论的基本理论框架为主 ,同时也介绍了量子信息领域的实验研究进展。 展开更多

关键词 量子信息 量子通信 量子计算 量子对策论

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子纠缠态制备、操纵的实验研究(英文) 被引量：1

7

作者 黄运锋 郭光灿 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期569-576,共8页

量子纠缠是量子信息学中最重要也是最为奇特的一个课题.在量子信息学中,量子信息的处理离不开量子态及其操纵,而量子纠缠态毫无疑问是各种各样的量子态中最重要的一种.利用光子纠缠态开展了以下实验研究:(1)利用连续波激光束泵浦非线性... 量子纠缠是量子信息学中最重要也是最为奇特的一个课题.在量子信息学中,量子信息的处理离不开量子态及其操纵,而量子纠缠态毫无疑问是各种各样的量子态中最重要的一种.利用光子纠缠态开展了以下实验研究:(1)利用连续波激光束泵浦非线性晶体的自发参量下转换过程,制备出了双光子偏振纠缠态,具有较高亮度和纠缠度,并具有纠缠度可调谐的特点.利用这种纠缠源,制备了量子信息学中一种重要的混合态——Werner态,采用的方案使得Werner态中纠缠的成分是可控制的.(2)利用线性光学元件以及路径比特概念的引入,在实验上用单光子实现了Bu ek-Hillery普适克隆机,实验结果表明,对任意的输入纯态,此克隆机输出的2份拷贝与初始态均达到5/6的保真度,与理论计算一致.(3)在实验上利用自发参量下转换系统制备的双光子偏振最大纠缠态及非最大纠缠态进行了CHSH不等式的检验,验证了对于2比特纠缠纯态,"纠缠"等价于"Bell不等式违背"这一结论.(4)除了局域隐变量理论之外,还有一种主要的隐变量理论——环境无关的隐变量理论(NCHV) ,关于这种隐变量,类似于Bell不等式,有一个Kochen-Specker理论,其主要内容是证明NCHV和量子力学的矛盾.完成了一个用单光子实现的检验Kochen-Spcker理论的实验,实验结果证明了NCHV是不存在的. 展开更多

关键词 纠缠光子 自发参量下转换 量子纠缠操纵

在线阅读 下载PDF 职称材料

分布式量子计算研究进展 被引量：6

8

作者 王升斌 窦猛汉 +2 位作者 吴玉椿 郭国平 郭光灿 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-25,共25页

量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量... 量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量子线路拆分的分布式量子计算两种类型,前者主要面向容错量子计算,而后者被认为可在中等规模含噪声量子(NISQ)时代有效提升量子计算机算力。从长远角度来看,作为量子网络的主要应用之一,分布式量子计算可以更好地整合接入量子网络的海量量子计算机以解决高难度问题。首先介绍了分布式量子计算的来源和类型,在此基础上,给出了两类分布式量子计算的基本原理和发展状况,以及关注度较高的应用算法和编译优化方法。 展开更多

关键词 量子信息 分布式量子计算 量子隐形传态 量子线路拆分

在线阅读 下载PDF 职称材料

中红外量子频谱迁移研究进展及应用

9

作者 李金澎 韩赵其智 +2 位作者 李曜均 周志远 史保森 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第12期20-29,共10页

传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器... 传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器进行高效探测;该技术还可以将信号光子下转换至中红外波段,并在转换过程中完整保留光子信息,在中红外量子光场产生与调控领域发挥重要意义。文章系统介绍中红外量子频谱迁移的基本原理、主要参数和最新研究进展,并对其应用前景和研究方向进行展望。 展开更多

关键词 中红外探测 非线性频率变换 量子效率 中红外量子纠缠

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子密钥在电网SSLVPN中的应用 被引量：21

10

作者 刘东 王双 +3 位作者 周静 许曼莉 陈巍 韩正甫 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期544-548,共5页

基于虚拟专用网(virtual private networks,VPN)技术的电力系统调度数据网使用对称加密技术来保护通信数据的安全性,加密密钥的分配和使用都存在不安全因素。为此,提出将量子密钥分配网络与电网相融合的方案,利用量子密钥分配技术解决... 基于虚拟专用网(virtual private networks,VPN)技术的电力系统调度数据网使用对称加密技术来保护通信数据的安全性,加密密钥的分配和使用都存在不安全因素。为此,提出将量子密钥分配网络与电网相融合的方案,利用量子密钥分配技术解决密钥安全分配的问题,使通信双方之间能共享无条件安全的密钥。两网融合方案是通过使用量子服务器和VPN服务器来实现的,服务器能完成量子密钥从量子网络到电网应用的调度。通过对安全套接层(secure sockets layer,SSL)协议进行详细分析,从认证密钥、主密钥和会话密钥3个层次给出了量子密码的应用形式。在通信协议方面,为减少对现有协议的修改,通过附加的协商过程来协商量子密码的应用形式,实现密钥的获取和替换。该方法降低了整个融合方案的复杂性,提高了其可用性。 展开更多

关键词 量子密钥 安全套接层 虚拟专用网 电网 安全性

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子计算的进展和展望 被引量：26

11

作者 周正威 涂涛 +4 位作者 龚明 李传锋 胡勇 杨勇 郭光灿 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2009年第2期127-165,共39页

该文主要介绍了量子计算机研究的历史和现状。强调发展大规模的量子计算和实现强关联多体系统的量子模拟,是当前量子计算研究的主流。文章主体部分主要介绍了量子计算机硬件研究方面的进展,主要聚焦于几个具有qubit可集成性的量子系统:... 该文主要介绍了量子计算机研究的历史和现状。强调发展大规模的量子计算和实现强关联多体系统的量子模拟,是当前量子计算研究的主流。文章主体部分主要介绍了量子计算机硬件研究方面的进展,主要聚焦于几个具有qubit可集成性的量子系统:量子点系统、超导约瑟夫森结系统、离子阱系统、腔量子电动力学系统,作为实现量子计算机的最主要的候选系统,上述方向的研究吸引了国际上研究量子计算的最主要的力量。我们调研了在这些系统中,在qubit表征、操控方面最具代表性的进展,以及在实现大规模量子计算道路上的困难,和可能的解决办法。 展开更多

关键词 量子计算 量子模拟 量子点 超导约瑟夫森结 离子阱 腔量子电动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

高维量子态存储 被引量：6

12

作者 丁冬生 周志远 史保森 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期442-448,共7页

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... 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.简要回顾了国内外在高维量子态存储方面的进展,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。 展开更多

关键词 量子光学 量子存储器 高维编码态 轨道角动量 存储

在线阅读 下载PDF 职称材料

相位编码量子密钥分发系统的电子学设计 被引量：3

13

作者 杨阳 王永纲 +5 位作者 陈巍 王双 张丽君 黄大骏 章涛 韩正甫 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2604-2609,共6页

相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和... 相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和设计实现.本文设计的控制电子学和必要光学器件组成的QKD系统可以作为量子密钥分发网络中独立节点,已成功地运行于安徽省芜湖市电信商用通信光纤网络之上,实现了多个通信节点之间使用量子密码的加密通信.整个QKD系统在20MHz的光脉冲重复速率上实现了BB84相位编码协议,达到了在20km传输距离上2.95%的量子比特误码率(QBER)以及4.91kbps的安全密钥生成率. 展开更多

关键词 量子密钥分发 相位编码 法拉第迈克尔逊干涉仪 现场可编程门阵列

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于晶体光波导的长寿命光存储

14

作者 郑亮 刘超 +1 位作者 周宗权 李传锋 《量子电子学报》 北大核心 2025年第2期246-254,共9页

基于稀土离子掺杂晶体中的光波导,研发了一种可集成的长寿命光存储器。该存储器采用飞秒激光微加工技术制作,具有20μm截面尺度与5 dB的总插损。在该存储器中进行了长寿命光存储演示,其存储效率衰减曲线呈现多指数衰减模式,衰减模式的... 基于稀土离子掺杂晶体中的光波导,研发了一种可集成的长寿命光存储器。该存储器采用飞秒激光微加工技术制作,具有20μm截面尺度与5 dB的总插损。在该存储器中进行了长寿命光存储演示,其存储效率衰减曲线呈现多指数衰减模式,衰减模式的特征时间常数分别为4.9±0.1 h与14.2±0.8 h。该存储器在1.4 s存储时间下的存储效率为8.1%,最长存储时间达到24 h,对应存储效率约为0.6%。这种长寿命的晶体波导型光存储器具有向二维集成阵列发展的潜力,有望在集成光学信息处理领域得到应用。 展开更多

关键词 量子光学 光存储 集成光学 光波导

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子密码术 被引量：10

15

作者 桂有珍 韩正甫 郭光灿 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2002年第4期371-382,共12页

根据量子力学中的海森伯不确定性原理 ,任何窃听者无法窃听量子密码通信中的信息而不被发现 ,本文讲述了量子密钥生成的基本原理 ,介绍了当前实验研究的进展 ,面临的技术挑战及安全性问题 ,最后展望了发展前景和今后的发展方向。

关键词 密码学 量子不确定性原理 量子不可克隆定理 量子密钥分配 量子中继 安全性 保密通信 量子密码术

在线阅读 下载PDF 职称材料

量子计算机研究进展 被引量：19

16

作者 郭光灿 陈以鹏 王琴 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第5期3-10,共8页

量子计算机是未来量子技术时代最具颠覆性的技术,文中将以量子计算机的诞生、工作原理和在世界范围内的发展现状为主要阐述内容。目前阶段,量子计算机的研制已从以院校、研究所的基础性研究为主体的阶段,过渡到以公司企业为主要研发驱... 量子计算机是未来量子技术时代最具颠覆性的技术,文中将以量子计算机的诞生、工作原理和在世界范围内的发展现状为主要阐述内容。目前阶段,量子计算机的研制已从以院校、研究所的基础性研究为主体的阶段,过渡到以公司企业为主要研发驱动力的阶段,并开始逐渐进入到“量子霸权”的发展新阶段,当然,目前的量子计算机还比较初级,离可破解密码的通用量子计算机还有很长的路要走。 展开更多

关键词 量子计算机 超导量子计算 离子阱 量子比特

在线阅读 下载PDF 职称材料

轨道角动量态的量子存储（英文） 被引量：2

17

作者 史保森 丁冬生 张伟 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2017年第3期98-118,共21页

轨道角动量(OAM)光束在精密测量、微小粒子的操控以及基础物理研究等领域具有重要的应用。基于OAM编码的光信息处理由于其大信道容量的优点成为经典和量子通信领域的研究热点,并已在近几年取得了许多突破性进展。在量子信息领域,量子中... 轨道角动量(OAM)光束在精密测量、微小粒子的操控以及基础物理研究等领域具有重要的应用。基于OAM编码的光信息处理由于其大信道容量的优点成为经典和量子通信领域的研究热点,并已在近几年取得了许多突破性进展。在量子信息领域,量子中继是克服通信保真度随传输距离呈指数衰减、实现长距离量子通信的关键技术,其中用于存储量子信息的光量子存储器是组成量子中继的关键器件。尽管人们已成功实现了编码于偏振、路径、time bin等自由度的量子态的存储,然而到2013年以前,存储编码于OAM自由度的量子态的量子存储器仍未实现。近年来我们研究组一直专注于OAM量子态的存储实验研究。本文在概述了量子存储器的各项性能标准后,着重介绍我们组在OAM量子态存储方面取得的一系列研究进展:包括OAM量子比特(qubit)和量子三维态(qutrit)、二维和高维OAM纠缠态以及包含OAM自由度的超纠缠和杂化纠缠的量子存储。这些进展为未来构建高维量子信息网络奠定坚实的基础。 展开更多

关键词 量子存储 轨道角动量 量子存储 原子系综 量子信息

在线阅读 下载PDF 职称材料

面向远程量子通信的量子中继与量子U盘 被引量：1

18

作者 周宗权 李传锋 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期647-653,共7页

量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性,其代价是长程传输的光子损耗不能使用传统的中继放大器来克服.量子中继及量子U盘是实现远程量子通信的两条可行的技术路线,近期本团队在这两条路线上都取得了显著进展:首次基于... 量子不可克隆定律赋予了量子通信基于物理学原理的安全性,其代价是长程传输的光子损耗不能使用传统的中继放大器来克服.量子中继及量子U盘是实现远程量子通信的两条可行的技术路线,近期本团队在这两条路线上都取得了显著进展:首次基于吸收型存储器建立多模式量子中继,并将相干光存储时间提升至1 h.本文介绍了量子通信、量子中继及量子U盘的基本原理,在此基础上介绍近期本团队取得的相关成果. 展开更多

关键词 量子存储 量子网络 量子中继 量子U盘

在线阅读 下载PDF 职称材料

通过cluster态实现两粒子纠缠态的量子几率隐形传态(英文) 被引量：2

19

作者 于立志 朱军方 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期580-584,共5页

提出通过一个四粒子cluster非最大纠缠态作为量子信道来实现一未知两粒子纠缠态的量子几率隐形传态方案。在此方案中,纠缠态可以实现一定的几率传输,此几率由cluster态中绝对值较小的两个系数决定。如果我们用cluster最大纠缠态作为量... 提出通过一个四粒子cluster非最大纠缠态作为量子信道来实现一未知两粒子纠缠态的量子几率隐形传态方案。在此方案中,纠缠态可以实现一定的几率传输,此几率由cluster态中绝对值较小的两个系数决定。如果我们用cluster最大纠缠态作为量子信道,此时几率隐形传态就成了一般的隐形传态,即成功传输的几率为100%。 展开更多

关键词 量子几率隐形传态 cluster态 BELL态测量 幺正变换

在线阅读 下载PDF 职称材料

关于量子酉信道的HSW容量的一个注记(英文)

20

作者 吴玉椿 周正威 郭光灿 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期390-392,共3页

给出了量子酉信道的Holevo Schumacher Westermoreland(HSW )信道容量的一个较简单的计算公式 ,并且证明利用输入的纯态可以算出这个信道的信道容量 .

关键词 HSW信道容量 幺信道 yon Neumann熵

在线阅读 下载PDF 职称材料