作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院,江苏 南京 210023
通过理论计算与量子计算模拟机模拟两种方法研究了波-粒量子行走的演化过程与性质。通过量子控制操作使量子行走中的行走者处于相对相位的波-粒相干叠加态。利用后选择操作实现了量子行走以相干和混合两种不同方式,从多路径相干的波的状态到无相干的粒子的状态的连续调控。由于量子的干涉性,相干和混合两种方式存在本质的区别,通过位置方差对两种方式的具体特征进行刻画。最后通过量子计算模拟机模拟了波-粒量子行走的演化过程。当行走者处于波-粒相干态时,通过一次测量能够同时观测到两个完全不同的性质。通过调节波-粒相干态的相对相位,可以实现对行走者扩散速率的控制。
量子行走 相干叠加态 量子调控 量子模拟 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0527002
作者单位
摘要
1 北京计算科学研究中心,北京 100084
2 安徽大学物理与光电工程学院,安徽 合肥 230601
作为经典随机行走在量子世界的对应,量子行走在量子相干性和纠缠的作用下,能够以更快的速度使行走者遍历所有位置,可以应用于实现各类算法,加速解决各类问题。此外,作为描述微观粒子动力学演化的有效模型,量子行走还可以作为普适的平台实现所有幺正演化,实现量子态制备、量子逻辑门操作和量子测量等,进而实现信息处理中所有关键步骤。近年来,量子行走中的新机理和新应用的研究成为了人们普遍关注的焦点。首先介绍量子行走基本模型,再结合近年来本课题组在量子行走方向上取得的相关研究成果,介绍量子行走在实现量子通信、量子计算和量子测量方面的研究进展。
量子光学 量子信息处理 量子行走 量子通信 量子计算 量子测量 
光学学报
2024, 44(2): 0200001
曾妙娜 1,*杨名 1,2
作者单位
摘要
1 安徽大学物理与光电工程学院, 安徽 合肥 230601
2 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院, 安徽 合肥 230088
基于光学量子行走, 设计了一个能够实现远程光子偏振态和空间态交换的方案, 使得光子的低质量偏振纠缠与高质量空间纠缠发生互换, 最终使远程通信双方获得最大偏振纠缠态。也就是说, 利用光子在空间自由度上的远程纠缠资源来辅助, 可提高光子在偏振自由度上的远程纠缠。所有的后选择结果都是成功的, 因此这里的态交换是确定性的。该方案不仅适用于Werner态, 还适用于任意未知的远程光子偏振态, 因此该方案还具有普适性。方案中的半波片和光束移位器都是成熟的光学器件, 所以该方案简单易行, 为远程偏振纠缠操控提供了另一种备选方案。
量子光学 态交换 量子行走 空间自由度 quantum optics state swapping quantum walk spatial degree of freedom 
量子电子学报
2023, 40(6): 924
作者单位
摘要
西安邮电大学网络空间安全学院,陕西 西安 710121
目前,量子行走已广泛应用于量子计算和量子模拟中,并可应用于量子隐形传态中。提出了一种基于量子行走的电子支付协议。在协议中,买家基于可信第三方平台,将部分购物信息通过量子行走传送给银行和商家,完成一次网络购物。此协议将量子行走与电子支付相结合,使参与方仅需制备单光子便可以得到所需的纠缠资源,便于量子态的制备和实现。同时,协议不仅满足购物清单对银行保密,还实现了购买者的部分私人信息对商家保密,提高了隐私保护能力。最后的安全性分析表明,该协议可以抵御内部和外部攻击,对于当前技术是安全可行的。
量子光学 量子密码 量子行走 电子支付 隐形传态 单粒子 
光学学报
2023, 43(5): 0527001
作者单位
摘要
南京邮电大学光电工程学院, 江苏 南京 210000
量子纠缠态是量子计算与量子通信的重要资源。量子行走中的条件行走操作是非局域算符, 导致行走者和硬币之间产生纠缠关联。对于演化操作随时间不变的有序量子行走模型, 纠缠关联与系统演化操作、初态以及演化时间都有关。分别计算了这些因素对纠缠熵的影响。计算结果表明当选择合适的演化操作和初态时, 经过较少步数就能得到最大纠缠态。所提出理论方案通过在空间不同位置添加相位因子, 为实验制备高维纠缠态调控提供了更加易于实现的方法。
量子光学 量子行走 相干叠加态 纠缠态 quantum optics quantum walk coherent superposition state entangled state 
量子电子学报
2022, 39(3): 446
Author Affiliations
Abstract
1 Sapienza Università di Roma, Dipartimento di Fisica, Roma, Italy
2 Palacký University, Department of Optics, Olomouc, Czech Republic
3 Queen’s University Belfast, School of Mathematics and Physics, Centre for Theoretical Atomic, Molecular, and Optical Physics, Belfast, United Kingdom
4 Università degli Studi di Palermo, Dipartimento di Fisica e Chimica-Emilio Segrè, Palermo, Italy
Experimental engineering of high-dimensional quantum states is a crucial task for several quantum information protocols. However, a high degree of precision in the characterization of the noisy experimental apparatus is required to apply existing quantum-state engineering protocols. This is often lacking in practical scenarios, affecting the quality of the engineered states. We implement, experimentally, an automated adaptive optimization protocol to engineer photonic orbital angular momentum (OAM) states. The protocol, given a target output state, performs an online estimation of the quality of the currently produced states, relying on output measurement statistics, and determines how to tune the experimental parameters to optimize the state generation. To achieve this, the algorithm does not need to be imbued with a description of the generation apparatus itself. Rather, it operates in a fully black-box scenario, making the scheme applicable in a wide variety of circumstances. The handles controlled by the algorithm are the rotation angles of a series of waveplates and can be used to probabilistically generate arbitrary four-dimensional OAM states. We showcase our scheme on different target states both in classical and quantum regimes and prove its robustness to external perturbations on the control parameters. This approach represents a powerful tool for automated optimizations of noisy experimental tasks for quantum information protocols and technologies.
orbital angular momentum state engineering black-box optimization algorithm quantum walk 
Advanced Photonics
2021, 3(6): 066002
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院,江苏 南京 210023
具有不可预测性的随机数是保证保密通信的关键因素。通过输入单比特量子态,基于量子行走的演化,制备了多路径相干叠加态,并通过一次量子测量,得到了多比特随机数。详细计算了输入状态、精确调控的演化过程以及演化步数对多比特量子纯态随机性的影响。对于目前的单光子探测技术,量子行走为随机数产生率的提升提供了很好的平台。
量子光学 量子行走 随机数 相干叠加态 量子测量 
激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1727001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Southeast University, Nanjing 211189, China
2 Beijing Computational Science Research Center, Beijing 100084, China
Quantum walks, a counterpart of classical random walks, have many applications due to their neoteric features. Since they were first proposed, quantum walks have been explored in many fields theoretically and have also been demonstrated experimentally in various physical systems. In this paper, we review the experimental realizations of discrete-time quantum walks in photonic systems with different physical structures, such as bulk optics and time-multiplexed framework. Then, some typical applications using quantum walks are introduced. Finally, the advantages and disadvantages of these physical systems are discussed.
quantum walk linear optics integrated photonics time-bin encoding single photon 
Chinese Optics Letters
2020, 18(5): 052701
作者单位
摘要
南京邮电大学电子与光学工程学院, 江苏 南京 210000
非对称量子行走是非对称经典随机行走在量子世界的对应,非对称性通过硬币操作和条件 行走体现。通过计算非对称量子行走的位置概率分布、回到原点的几率和位置平均值来表征其基 本性质。数值计算结果表明,一维链上的非对称量子行走是否具有可回复性与硬币初始状态的选择 及演化后分布是否对称无关,仅与非对称操作有关;一维经典随机行走只有分布对称时才具有可回 复性,这是量子行走区别于经典随机行走的显著特征之一。
量子光学 非对称量子行走 量子相干叠加 回复性 quantum optics unbiased quantum walk quantum coherent superposition recurrence 
量子电子学报
2018, 35(6): 697
作者单位
摘要
东南大学 物理系, 江苏 南京 211189
近年来量子随机行走相关课题因其非经典的特性,已经成为越来越多科研人员的研究热点。这篇文章中我们回顾了一维经典随机行走和一维量子随机行走模型,并且在分析两种二维经典随机行走模型的基础上,我们构建二维量子随机行走模型。通过对随机行走者的位置分布标准差的计算,我们可以证明基于这种二维量子随机行走模型的算法优于其他上述随机行走。除此之外,我们提出一个利用线性光学方法的实验方案,实现这种二维量子随机行走模型。
二维量子随机行走 线性光学方法 数据搜寻速度 几率分布 标准差 two-dimensional quantum walk linear optics data search speed probability distribution standard deviation 
量子光学学报
2011, 17(3): 198

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