核方法在机器学习中有广泛的应用。量子计算与核方法结合，可以有效解决经典核方法中当特征空间变大时计算成本随之增加的问题。研究表明，基于核方法构建的最小化量子电路可以可靠地在含噪声的中型量子设备上执行。目前已提出的一些基于量子核方法的分类器在充分映射数据以及电路架构等方面仍存在一定的缺陷。因此，提出了一种基于多项式核函数的紧凑型量子分类器。首先通过引入多项式核函数，提升了非线性数据的分类迭代速率，从而提升了分类效率；在此基础上进一步提出紧凑型振幅编码，将量子态相对应相位的数据标签编码。相比于已有的量子核方法分类器，所提模型的量子电路的编码位数可以从5个量子比特减少到3个量子比特，而且，所提模型将已有方法中的双量子位测量简化为单量子位测量。此外，该模型在测量阶段的量子电路参数达到了最优方差，可以有效节省计算资源开销。实验仿真表明，所提分类器模型中的期望值更接近理论值，且获得了更高的分类精度，同时该模型具有较低的纠缠度，有效降低了整个准备工作的开销。

量子卫星通信是全球化量子保密通信网的重要组成部分。为了研究降雪对量子卫星通信性能的影响，首先基于雪粒子的Gamma谱分布函数及Mie散射理论，建立了降雪环境下光量子的能量衰减模型；然后分别研究了降雪强度等参数与星地链路的保真度、信道建立速率和信道纠缠度之间的关系，并进行了数值仿真；最后为准确模拟降雪干扰对星地链路通信性能的影响，引入了加权噪声信道模型，分析了降雪对加权噪声信道容量的影响。结果表明，降雪强度对光量子能量及保真度都有显著的影响：当传输距离为4.1km、降雪强度由2.82 mm/d增加到8.71 mm/d时，纠缠度由0.738衰减到0.206；当降雪强度由3.75mm/d增加至8.25mm/d时，信道建立速率由16.84 pair/s减小至7.76 pair/s；当传输距离为2.5km、降雪强度从4.0mm/d增大到8.5mm/d时，加权噪声信道容量由0.6207减小至0.3547。因此，降雪对量子卫星通信系统的影响不容忽视，需要根据降雪等级情况，采取相应调整策略保证通信的可靠性和有效性。

随着水下无线通信的发展，关于海洋环境量子通信的研究也逐渐成为热点。其中，研究海洋气泡对光量子在水下传输的影响具有重要意义。为了研究海洋气泡对水下量子通信信道性能的影响，根据海洋气泡的粒径分布模型，研究了气泡的散射特性，并根据气泡的消光系数，分析了不同条件参数对链路衰减、纠缠度、信道容量以及信道误码率的影响，并进行了仿真实验。结果表明：气泡浓度和传输距离的增大，使链路衰减和误码率增加，对于幅值阻尼信道、退极化信道和比特翻转信道，其信道容量均有所减小；随着气泡半径的增大、深度的减小，信道纠缠度降低。由此可见，海洋气泡对量子通信性能的影响不可忽略，在实际应用中为了保障水下量子通信的传输效率，应适当调节水下量子通信相关参数，减小海洋气泡环境对通信系统的影响。

提出了一种特殊的真正的三量子位纯态的混合纠缠，与Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠和W纠缠不同的是，它同时具有GHZ纠缠和W纠缠的性质。用两个由四个非多余基向量组成的不等价集合来构造混合纠缠态并引入一种新的测量方法，即采用总纠缠度的方法来量化三量子位纯态的纠缠情况（包括混合纠缠）。揭示了Walther等已报道的实验中最终态下出现混合纠缠，且其中W纠缠比GHZ纠缠占比更大这一现象。

卷云对量子通信光信号的传输有极大的影响。根据卷云特性建立了卷云冰晶粒子的分布模型,研究了卷云的消光特性,并根据卷云的散射特性,分析了卷云冰水含量、传输距离、链路消光特性、信道容量和信道纠缠度衰减的定量关系,研究了噪声影响下隐形传态保真度的变化,并进行了仿真实验。实验结果表明,当传输距离为3 km时,在卷云冰水含量(体积质量)为0.4 g·m ^-3的条件下,对应的链路衰减、信道容量和信道纠缠度分别为0.05 dB·km ^-1、0.94 dB·km ^-1和0.52,而在卷云冰水含量(体积质量)为 0.1 g·m ^-3的条件下,对应的链路衰减、信道容量和信道纠缠度分别为0.20 dB·km ^-1、0.82 dB·km ^-1和0.07。由实验结果可见,自由空间量子通信信道的性能在卷云的影响下均发生了不同程度的变化。因此,在进行量子通信时,需考虑卷云的影响,根据卷云的变化调整性能参数,以提高通信质量。

基于 non-Kolmogorov 大气湍流谱理论, 建立了双量子比特路径纠缠态在大气湍流中传输的数学模型, 获得其纠缠退化的解析表达式, 并进行了数值仿真。研究结果表明: 当空间距离分布较小的双量子比特路径纠缠态在大气湍流中传输时, 其纠缠度的保真度较高; 同时, 较长波长的纠缠光在折射率功率谱指数 α 较大、广义湍流折射率结构起伏结构函数 C~2n 较大的 non-Kolmogorov 大气湍流中传输保真度较高。所建立的远距离纠缠态传输模型可定量分析纠缠退化问题, 为自适应低误码率的远距离大气量子通信提供了可靠的理论参考。

在量子卫星通信过程中,量子卫星与地面接收机之间的星地链路会受到雨雪、沙尘、雾霾、电离层等自然因素的影响,导致通信质量降低。然而,有关沙尘暴背景下量子卫星星地链路切换策略的研究鲜有报道。为了降低沙尘暴对星地链路切换的影响,提出了基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略。通过建立沙尘暴各项参数与星地链路纠缠度的关系,分析了沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数对链路纠缠度的影响。根据沙尘背景下的星地链路纠缠度,提出了一种新的切换策略,即在当前双卫星为一个地面用户服务的情况下,从多个备选卫星中选择一颗纠缠度最大的卫星作为链路将要切换的最优目标卫星。仿真结果表明,沙尘扩散模式指数、沙尘粒子半径、观测高度和沙尘灾害系数均会对链路纠缠度产生明显的影响,所提出的基于最优纠缠度的双卫星星地链路切换策略可以降低沙尘暴对纠缠度的影响,且在切换的过程中没有链路中断现象。因此,采用最优星地链路纠缠度的切换策略,能够有效提高链路通信质量。

在第六代移动通信网络(6G)中,为了解决量子移动终端在不同小区交叠区域内平稳越区切换问题,提出了基于最优纠缠度的软切换策略。通过建立移动终端Alice与当前小区A和目标小区B之间的纠缠度计算模型,分析了Alice在运动过程中,与不同小区纠缠度的变化趋势,求出最优纠缠度所对应的小区。仿真比较了硬切换与软切换的特性,结果表明,当Alice与A小区的距离增加时,两者间的纠缠度逐渐下降;当Alice逐渐靠近B小区时,Alice与目标小区B的纠缠度逐渐变大。若B小区为最优纠缠小区,在硬切换中会存在短暂的链路中断,而软切换可实现小区之间的平稳切换。证明了在6G组网中,采用最优纠缠软切换策略,能有效提高切换过程中的通信接通率。

通过II型自发参量下转换制备纠缠光子对,在Mathematica环境下分析频率纠缠、频率关联、量子干涉特性及脉冲和晶体参数对特性的影响。结果表明,连续光抽运可以得到最大的频率纠缠度和干涉可见度;脉冲光频宽一定时,随着非线性晶体厚度的增大,双光子的联合光谱变窄,频率纠缠度增大,不可区分性减小,干涉可见度减小;非线性晶体厚度一定时,随着脉冲光频宽的减小,双光子的联合光谱变窄,频率纠缠度增大,不可区分性增大,干涉可见度增大;选取不同的联合光谱函数参数,可以得到具有频率反关联、不关联和正关联特性的双光子。