轨道角动量态复用通信研究

任何带有螺旋相位分布的波束拥有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷。OAM态拓扑荷取值可从负无穷至正无穷,不同拓扑荷的OAM态空间模相互正交。因此,与能量、波长和极化一样,OAM态成为一种可载荷信息的新型自由度。目前,基于OAM态这一新型自由度的复用通信体制引起了业界的极大关注。文中阐述OAM态的概念,OAM态复用,OAM态复用在自由空间光通信、光纤通信和无线电通信等场景下的研究进展。OAM态复用极大地提升了通信系统的容量和频带利用率,它的应用前景令人兴奋,存在着机遇,也面临着巨大的挑战。

循环差分相移量子密钥分发协议研究

依据量子力学理论,量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)协议能够在合法用户间建立起绝对安全的密钥,并提供对窃听者的检测,它是近三十多年信息安全领域中迅速发展的一个重要研究方向。在常见的QKD协议中,安全密钥的产生需要监测窃听者产生的干扰,当量子比特错误率大于某个阈值时,合法用户将放弃该次密钥分发。2014年提出的循环差分相移量子密钥分发(Round Robin Differential Phase Shift Quantum Key Distribution,RRDPS-QKD)协议,则无需监控窃听者的干扰,具有高噪声容忍度,成为QKD协议研究热点。文中从RRDPS-QKD协议的原理、协议的改进、协议的实验进展等方面,较为全面地介绍RRDPS-QKD协议,并介绍了我们团队在RRDPSQKD协议方面的工作。

Pr、Ho共掺杂多铁性材料BiFeO_3的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Pr、Ho离子共掺杂下的Pr_xHo_(0.05)Bi_(0.95-x)Fe O_3(x=0.05,0.10,0.15)样品,并表征了其结构特征,磁性能和铁电性能。实验结果表明,随着Pr元素含量的增加,样品从菱方R3c空间群转变为四方P4mm空间群,后又转变为正交Pnma空间群。相比于Pr、Ho离子单掺杂的样品,两种离子的共掺杂进一步提高了样品的磁性。样品的铁电性没有随Pr^(3+)掺杂含量单调变化,Pr^(3+)也不利于抑制漏电流。

基于挑战-应答机制的量子密钥分发协议

基于BB84协议,利用挑战-应答机制,提出了一种量子密钥分发协议。发送方Alice和接收方Bob通过安全信道共享三个不同的Hash函数(H_1,H_2和H_3),以及随机比特串S_O^(AB)。在每次密钥分发时,Alice产生随机比特串S_r^A(挑战信息)和S_k^A(密钥),结合H_1和S_O^(AB),基于BB84协议产生光子串S_p^A;Alice将S_r^A和S_p^A发送给Bob,Bob接收到对应的S_r^B和光子串S_p^B;Bob利用S_r^B,结合H_1和S_O^(AB),基于BB84协议对光子串S_p^B进行测量得到S_k^B。理想情况下共享密钥S_r^A=S_r^B。另外,Bob利用S_r^B,S_k^B,S_O^(AB)及H_2产生应答序列S_2~B;Alice和Bob利用各自拥有的序列及H_3分别产生序列S_O^A和S_O^B,并对各自的S_O^(AB)做更新。在密钥分发过程中光子的利用率为100%,该协议既有BB84协议类似的安全性,又有单向身份认证功能。

量子纠缠和量子操作对CHSH量子博弈优越性的影响

已有的大多数有关量子博弈的研究只关注粒子处在最大纠缠态和特定的量子操作时模型的优越性.在实际应用中,所用粒子可能偏离最大纠缠态,量子操作也可能存在一定的偏差。基于此,研究了这两方面对CHSH量子博弈模型优越性的影响。结果表明,当粒子处在特定纠缠态时,量子获胜概率P并不总是大于经典获胜概率P_c,采用不同的量子旋转门操作可以达到的最大量子获胜概率P_(max)随着量子态纠缠度的增大而增大。在P_(max)对应的量子门旋转角附近,某些旋转角范围对应的P变化较小。这些研究对量子博弈的应用提供了理论指导。

基于单光子轨道角动量态的量子匿名否决方案

目前,实验上可以容易地制备、操作和准确地检测单光子轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)态。基于此,文中提出了一个新颖的量子匿名否决方案。该方案中,陪审团成员如果投否决票,就利用Q板实现OAM态的拓扑荷加1的操作;否则执行I操作。此方案可以获得投否决票的人数,很好的保护成员的匿名性,且参与方案的人数将不受目前实验技术的限制。

利用相位啁啾单色中红外激光场产生高次谐波

本文通过求解薛定谔方程,理论探索了高次谐波及孤立阿秒脉冲在相位调制的单色中红外激光场中的产生.研究结果表明,通过加入含时相位啁啾小量,能够有效的提高高次谐波的产生效率,获得超宽平台谐波谱及超短孤立阿秒脉冲.特别是在相位为0.3π的基础上,同时加入啁啾小量βt,在β=0.3时,可得到带宽为822 e V的超连续高次谐波平台.最后通过叠加第二平台高次谐波,可得到带宽仅为2.7 as的孤立阿秒脉冲.且脉冲强度比没有加入啁啾小量的情况下显著增强.