《基於新型高亮度糾纏光源的光量子信息處理實驗研究》是依託中國科學技術大學，由黃運鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型高亮度糾纏光源的光量子信息處理實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃運鋒
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光子體系由於其優良的相干性和便於操縱性以及可以作為天然的飛行量子比特這些優點一直以來在量子信息研究的各主要領域發揮著重要作用，包括量子計算、量子通信以及近兩年來開始引起人們關注的量子測量等領域。利用光子研究這些領域中的量子信息處理任務在目前存在的一個較大困難主要是缺乏比較理想的量子光源，無論是單光子源還是雙光子或多光子糾纏源，目前已有的源都在能夠操縱的光子數目上受很大限制。本項目提出利用本課題組近兩年研製出的新型高亮度糾纏光子源開展一系列量子信息處理任務的實驗研究，主要內容包括：1、進行可操縱光子數目超過六個（目前國際最高水平）的光量子信息處理任務的實驗。2、充分利用高亮度的糾纏光子源，採取各種濾波手段提高多光子干涉的保真度，這一點對於很多量子信息處理任務的完成至關重要。3、利用可能實現的更多可操控光子數及更高的保真度來探索高精度的量子測量實驗，以逼近物理量測量的海森堡極限。
結題摘要
量子糾纏態是量子信息領域的重要資源，是實現各種量子信息過程的基礎。由於光子具有抗干擾能力強，傳播速度快等優點，所以多光子糾纏態的製備和操控一直是量子信息領域的研究重點。目前世界上產生多光子糾纏態的普遍方法是利用晶體中的自發參量下轉換過程，由於此過程是機率的，導致產生多光子糾纏態的難度會隨著光子數目的增加而指數增大，之前人們最多能製備出六光子糾纏態。本項目中，我們以增強對多光子糾纏體系的操控能力為目標，取得了如下進展和成果：1、我們通過改進“beam-like”型糾纏光源，提高了糾纏源的亮度和品質，從而在實驗上成功製備出了八光子糾纏態，並利用糾纏目擊者技術驗證了八光子的糾纏特性。這一成果標誌著人們對多光子糾纏的製備與操控突破到八光子水平，將在量子通信網路，基於糾纏的量子計算等量子信息過程中獲得重要套用，該工作已發表在Nature Communications上。2、我們設計了特殊的“三明治”型晶體結構，以此對“beam-like”型糾纏光源作了進一步改進，大幅提高了光源亮度，從而使得我們可以利用該糾纏光源開展更複雜的八光子量子信息處理實驗。該“三明治”型糾纏光源我們已經申請國家專利，目前處於實質審查階段。3、在我們現有糾纏光源的亮度和糾纏度的基礎上，我們設計了一個可行的八光子實驗方案，該方案演示了如何將兩段較小規模的線性cluster態有效連線為一個更大規模的線性cluster態，這一過程是產生可用於One way量子計算的大規模cluster態的一個重要步驟。該實驗目前正在進行中。
