基于贝尔态作为量子信道实现双向量子操作远程传送

基于目前易于制备且广泛应用的贝尔态作为量子信道,提出了一个真正意义上的双向量子操作远程传送(BQOT)方案。在该方案中,经过对量子纠缠资源的合理布局,只需使用较少的必要操作及经典信息传送即可实现通信双方同时将他们的目标量子操作执行到对方的一任意未知靶位量子态上。此外,就当前的实验技术条件而言,我们的方案是完全切实可行的。

量子操作的分辨

利用量子操作的无错分辨来考虑量子操作的精确分辨,得到了量子操作精确分辨的充要条件;其次,将量子态的集合分辨推广到量子操作的集合分辨,同时得到了两个充要条件;最后考虑了量子操作无错分辨的失败概率的下界。

最优化的量子操作

讨论物理系统在不同的正交态之间演化所需要的时间.首先讨论了两能级系统,随后进一步讨论多能级系统.发现对多能级系统而言,在任意两个正交态之间演化的时间是两能级系统的2倍.这有利于在量子调控时,进行最优化的量子操作.

量子操作分享(英文)

近来,人们提出了一种新的量子远程控制方案,即量子操作共享(QOS),它已经逐渐发展成量子信息中的一个新的分支,此新兴研究课题吸引了广泛的关注.该文简单回顾量子操作共享的概念,详细介绍它的历史和现状.重要的是,还调研了与该研究课题密切相关的一些期刊文献,对这些期刊文献做了深入的分析,且认为这些期刊文献对促进该领域的发展有至关重要的作用.

基于粒子群量子操作算法的同步发电机非线性模型参数辨识

为解决同步发电机三阶非线性模型参数辨识问题,在将参数辨识问题转化为非线性优化问题的基础上,引入粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法。考虑到PSO收敛速度慢、参数辨识精度低,而量子粒子群优化(quantumparticle swarm optimization,QPSO)算法收敛速度快、具有较好的全局搜索能力,将量子操作引入到PSO算法中,提出了粒子群量子操作(particle swarm optimization withquantum operation,PSO-QO)优化算法。仿真试验结果表明,与PSO算法、QPSO算法相比,PSO-QO算法收敛速度快、参数辨识精度高、算法更为稳定;与经典扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)方法相比,PSO-QO具有更强的鲁棒性,尽管强噪声条件下参数辨识精度有所下降,但效果仍优于EKF。

基于GHZ态与cluster态的双向量子操作传送

结合双向隐形传态与量子操作传送,利用GHZ态与cluster态提出2个双向量子操作传送方案.2个方案中,使用Bell基测量和单粒子测量,受控非门操作以及适当酉变换,Alice可以把一个未知的任意单粒子酉操作U A作用于Bob所在的量子系统,同时,Bob能把一个任意的单粒子酉操作UB作用在Alice的系统,从而实现操作的双向传递.2个方案都能以概率1成功实现.最后与已有的双向协议进行比较,结果表明所提方案具有一定的优势.

量子操作区分中叠加资源优势的比较

量子资源理论研究的一个中心问题是为具体的资源提供操作性解释,即在完成某种量子信息处理任务时资源态比任何非资源态更有优势.最近,Theurer等人[T Theurer,et al.Phys Rev Lett 119,230401(2017)]通过扩展相干资源理论建立了严格的叠加资源理论框架.在叠加资源理论框架下,本文利用Holevo-Helstrom定理定量地刻画单量子比特叠加态在不同类型的量子操作区分任务中的优势,即计算得到叠加态辅助量子操作区分的最大成功概率大于非叠加态辅助时的值.这些定量结果还表明,在相同的叠加态辅助下,不同类型的操作(自由操作与非自由操作)之间最易于区分,而相同类型的量子操作之间,非自由操作之间的区分易于自由操作的区分.这一结果为新型量子安全通信协议的设计提供了新的依据.

量子计算技术发展与创新研究

量子计算作为一个基于量子力学原理的新兴计算范式,正在复杂问题求解上展现巨大潜力。首先讨论了量子计算与经典计算的融合,以及分布式量子计算在实现大规模量子系统中的应用;其次对量子操作系统的架构和功能进行了全面分析,以期为科研人员、技术开发者、政策制定者以及对量子计算感兴趣的读者提供了解量子计算现状、未来潜力的全面视角。

量子纠缠和量子操作

对量子纠缠和量子操作作了介绍,考察了两比特量子纠缠态和量子操作的应用及它们之间的关系.具体包括:用非最大纠缠纯态来实现任意量子态的确定性远程制备;用纠缠态来实现用于分布式量子计算的非定域门操作;讨论了量子操作的纠缠能力;讨论了两量子比特门的构造.这些结果有助于理解量子纠缠和量子操作这些量子信息处理中的资源.

基于一种七量子比特混态的四方量子操作分享

本文考虑七量子比特Brown态中两个量子比特发生混淆后的量子态作为量子通道,提出了一个四方量子操作分享方案.文中讨论了该方案的安全性、成功几率性、分享者对称性和实验可行性.研究发现,该方案是安全的,可确定性地分享任意单量子比特操作,三个分享者中有两者是对称的,根据当前实验技术该方案切实可行.将本文方案与目前仅有的四个四方量子操作分享方案进行了简单的比较,发现本文方案在量子通道和量子比特布居上都与它们的不同.值得一提的是,本文方案是首个基于量子纠缠混态的量子操作分享方案.

相干位移操作辅助下的量子放大器研究

本文针对位移操作辅助下的量子线性放大器进行了研究.量子线性放大器可以提高量子态传输的保真度,提高量子通信抗干扰、抗损耗能力.本文针对目前量子线性放大器放大增益和放大成功概率低的问题,提出了相干位移增强型量子线性放大器,给出了位移操作提升量子线性放大器的机制,推导出放大增益得以进一步提高所需的位移操作的阈值,并结合态空间向光子数空间转化定理,在0-1光子数空间和多光子空间中同时验证了放大增益对位移量之间的依赖关系.

基于交替量子随机行走的高维量子图像加密模型

图像加密是保证数字图像在互联网上进行安全传输的关键环节。文中提出了一种基于交替量子随机行走(AQW)与异或操作的彩色量子图像加密算法。首先,对原始彩色图像进行彩色量子图像表示法(NCQI)表示,构建量子线路,利用受控AQW生成的二进制概率矩阵构建量子异或矩阵,完成对原始量子图像的加密操作,解密过程是加密过程的逆过程。AQW的初始条件是保证量子图像加密算法安全性的关键。通过对提出的加密模型进行经典计算机上的仿真实验,验证了该量子图像加密模型的安全性。

基于魔方旋转方法的量子彩色图像加密方案

为实现彩色图像安全高效加密,基于魔方旋转方法构建了一种量子图像置乱方案,并且设计出了对应的量子线路.结合量子异或(exclusive OR,XOR)操作和量子交换操作,实现了一种以量子魔方旋转图像置乱为基础的量子彩色图像加密方案,并对该加密方案进行了全部量子线路设计与仿真实验,取得了良好的加密结果.该加密方案的算法复杂度相对于其经典算法有指数级加速.

线性图态的量子测量与量子门操作的等价性

图态是量子通信和量子计算的重要资源,是一类可以用图形表示的量子纠缠态。针对线性图态,首先,研究二量子比特和三量子比特的线性图态,将它们的量子比特在各自的测量基下展开后发现,对线性图态中量子比特的测量,等价于对其末端的量子比特进行了量子门操作;并且发现,所等效的门操作与测量基的选取有关。于是,通过变换表达式,将等价关系在二、三量子比特图态中的表达方式统一起来,并尝试将发现的等价关系推广到任意的线性图态。最后,通过数学归纳法,证明了该等价性在任意的n量子比特的线性图态(n≥2)中都成立。

利用光、反射镜等进行量子逻辑操作

量子光学的最近进展预示,有朝一日人们可基于在由反射镜以及少量玻璃器件等简单的光学元件构成的系 统中运动的光子来制造量子计算机。这种光学系统将给信息技术带来一场革命,使最困难的计算问题得以快速 解决,并增强通讯系统的超安全性能。

量子计算机进展

对近几年量子计算机从实验室走向实用化的重要进展作了一个简要综述。概述了量子计算机的优点，给出了不需要量子交缠的量子计算方法以及量子计算机的程序——量子幺正操作的特性，介绍在克服退相干所带来的困难方面所取得的进展以及大尺度和实用化方面的进展，最后给出概要的评述。

我科学家研制成功新型可编程光量子计算芯片

研制具有实用价值的量子计算机,是量子计算领域最重要的发展目标。国防科技大学计算机学院QUANTA团队联合军事科学院、中山大学等国内外单位,研发成功新型可编程硅基光量子计算芯片,可实现多种图论问题的量子算法求解,有望未来在大数据处理等领域获得应用。量子比特数目少、有效量子操作深度浅,是现阶段量子技术水平存在的制约性问题。在这种受限条件下,如何最大化利用量子资源、设计可编程运行有实用前景量子算法的量子装置,是量子计算领域的重要挑战。

腔QED中大失谐哈密顿量的量子态演化的简单代数计算

对腔量子电动力学(腔QED)中两能级原子和光场相互作用时,给出大失谐相互作用的哈密顿量的一种简单代数计算,这比常用的拉普拉斯变换或密度矩阵计算方法要简单。应用腔QED大失谐相互作用的哈密顿量量子态演化,可以验证一些量子力学及量子信息的基本操作。

模块化量子计算架构关键组件开发成功

根据英国《自然》杂志在线发表的一项量子计算研究报告,美国耶鲁大学科学家团队宣布:模块化量子计算架构的关键组成部分已经开发出来,并首次按需在两个模块之间演示了量子操作。这一成果标志着人们向可行量子计算机迈出了关键一步。量子计算机有望解决经典计算机力所不及的问题。但是数十年来,量子计算机的研究进展起起伏伏,迄今为止绝大多数量子计算机只能执行有限的任务。

量子计算机的研究与应用

介绍了量子计算机基本原理,分析了量子计算机的应用价值,并指出量子计算机实现的条件以及目前存在的困难.