基於超糾纏態的量子通信研究

《基於超糾纏態的量子通信研究》是依託重慶大學，由李熙涵擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於超糾纏態的量子通信研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李熙涵
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

本項目將研究基於超糾纏態的量子通信以及相關的物理問題。研究超糾纏態的遠距離保真共享，針對不同形式的超糾纏態提出實用高效的超糾纏濃縮和超糾纏純化方案，並討論其它對抗信道噪聲實現超糾纏態保真共享的可能途徑；針對不同形式的超糾纏態提出在現有實驗條件下可實現的區分方案，從理論上討論高維多粒子超糾纏態區分的普遍規律及其線性區分極限；研究基於超糾纏態的量子通信方案，如量子離物傳態、量子遠程態製備、可控離物傳態等，重點討論非最大超糾纏態在量子通信中的套用，探討糾纏度對方案成功率和效率的影響及實現安全通信對信道的要求。通過本項目的研究，爭取得到一些針對不同超糾纏態的實用高效的量子信息處理方法並在此基礎上構建完整的安全通信方案，為量子通信的實用化進程做出貢獻。

結題摘要

本項目開展了基於超糾纏態的量子通信研究。在量子態遠程製備方面，我們首先指出了同行文章中的不足，提出了一個最優的量子赤道態遠程製備方案。隨後我們首次討論了可控遠程態製備中控制者控制力的問題並給出了對任意D維量子態遠程製備中控制者控制力的下限。其次在超糾纏態區分方面，我們首先提出了一個藉助時間糾纏自由度輔助實現的N粒子極化GHZ態完備區分方案。隨後我們開創性地提出了自輔助的超糾纏態區分方案，分別對極化路徑超糾纏態和極化時間超糾纏態進行了詳細討論。我們的方案雖然仍需藉助於非線性相互作用區分其中一個自由度的量子態，但是我們第二步的區分只需線性相互作用，利用已區分的第一個自由度輔助第二個自由度的測量，極大地簡化了方案並提高了整體成功率。此外，我們提出了一個基於目前實驗條件下可製備的兩粒子三自由度超糾纏態的超密集編碼方案，方案利用固定的輔助自由度將16個兩自由度完備超糾纏態基矢分為12 組，將單光子的信息傳輸率提高到了3.58比特。我們還對兩粒子超糾纏態線上性光學元件下的可區分性進行了討論，得到了n自由度超糾纏態在k個確定輔助糾纏自由度下可區分性的普適結果。我們同時證明，若要完備區分兩粒子n自由度超糾纏態，我們至少需要n個輔助的確定糾纏自由度。此外，我們還對基於超糾纏態的量子信息處理以及基於光量子態避錯和容錯的量子通信兩大分支進行了綜述研究。