《噪聲環境下光量子態保真傳輸中的物理問題研究》是依託北京師範大學，由鄧富國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：噪聲環境下光量子態保真傳輸中的物理問題研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：鄧富國
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目將對噪聲環境下光量子態保真傳輸中的物理問題展開理論研究。研究基於線性光學元件和聯合噪聲信道下的光子偏振態保真傳輸新方法，探索光子糾纏態噪聲傳輸後基於非線性光學與原子腔下的純化處理問題。在光子偏振態保真傳輸上提出若干在實驗上易操作的理論方案並套用於量子通信的若干分支，抑制噪聲對量子通信安全和比特傳輸效率的影響；在量子態的純化處理上尋找效率高、可循環、易實現的理論方案，並套用於量子中繼器、遠程量子通信與量子計算等量子信息處理中。通過這一研究，爭取得到一些在光學上易實現的光量子態保真傳輸方法和一些高效的純化處理方法，對遠距離量子通信和遠程量子計算研究有所幫助。
結題摘要
本項目緊密圍繞噪聲環境下光量子態保真傳輸中的物理問題開展相關的理論研究，取得了一些具有原創性的成果：(1) 我們首次提出了確定的糾纏純化概念，建立了第一個確定的糾纏純化物理模型-----兩步確定純化模型；進一步，我們建立了一步確定純化模型和多粒子確定糾纏純化模型，它們以完全確定的方式從一個糾纏系統中得到一個最大糾纏態，指數式地減少了糾纏純化對量子資源的消耗。 (2) 建立了多光子最佳化糾纏濃縮模型和第一個單光子糾纏濃縮模型，它們的濃縮效率到達了理論極限。(3) 首次提出了光子超糾纏貝爾態分析方法，並討論了其在量子離物傳輸和量子糾纏轉移中的套用，成倍地提高了量子通信的信道容量。(4) 提出了第一個多光子糾纏糾錯模型，這在多方遠程量子通信中有很好的用途(國際審稿專家的評語)。(5) 提出了一個在聯合噪聲信道下高效的、自避錯的、保真的、單光子傳輸方案，在簡單線性光子元件與被動等待式測量下，就能讓避錯的效率到達93.75%以上，遠大於藉助輔助光子的光子態避錯傳輸方案(此成功機率為1/16，見T. Yamamoto et al., Phys. Rev. Lett., 95, 040503 (2005))。另外，設計了利用頻率糾纏完成光子極化糾纏的保真分發模型，大大地節省了量子通信中的糾纏資源。(6) 研究了退極化噪聲信道對多光子量子系統的影響，發現二粒子量子系統的抗噪聲能力隨著系統糾纏度的增加而增加，而三體量子系統的抗噪聲能力具有明顯的剩餘效應。在本項目的資助下，發表標註國家自然科學基金資助 (批准號：10974020；資助經費：27萬) 的SCI收錄的學術論文共23篇(含1篇已接收在印刷的論文)，其中在高水平的國際著名期刊 Physical Review A 上發表 9 篇，Optics Express 上發表 1 篇，Quantum Information and Computation上發表 2 篇。2011年獲得教育部高等學校科學研究優秀成果獎（自然科學獎）一等獎 [龍桂魯，鄧富國，仝殿民，李岩松，王川，“量子通信與量子算法的物理基礎研究”]。出版學術專著一部 [《量子力學新進展》第五輯，龍桂魯，鄧富國，曾謹言主編， 2011年11月由清華大學出版社出版]。超額完成了研究計畫。
