为解决量子网络中组播通信的路径选择与建立问题，提升量子组播网络的通信性能，提出一种适用于超纠缠中继量子网络的组播路由策略。为确保组播通信中量子克隆的保真度，网络采用菱形结构，通过量子克隆机对单光子偏振-空间模量子态进行克隆，并综合考虑量子超纠缠资源数、跳数、克隆态保真度等因素，基于Steiner树的优化算法生成组播树。路由选择完成后，采用并行超纠缠交换方法建立远程用户间的组播量子信道。理论分析与仿真结果表明，在组播通信过程中随着目的节点数量的增多，基于超纠缠中继的量子组播网络路由策略可获得较高保真度的组播树，当中继节点数量增多时，采用并行超纠缠交换建立量子信道的时延低于传统串行纠缠交换的时延，量子态的传输速率较快。因此，基于超纠缠中继的量子组播网络路由策略具有高保真度、低时延等优势。

本文利用基于Ⅰ类周期极化磷酸氧钛钾的光学参量振荡器(Optical Parametric Oscillator, OPO)产生了795 nm的真空压缩态,研究了不同透过率的OPO输出镜对压缩度和压缩纯度的影响。理论上,模拟了压缩态减光子制备猫态的Wigner 函数,发现在已产生的压缩态下,猫态的Wigner 函数原点呈现明显负性。

量子纠缠是实现量子通信和量子计算的重要资源,其中多体纠缠更是构建量子网络实现全局量子计算的基础。本文主要研究如何利用经典的光子回声技术实现光量子态的三体纠缠。在自由空间中向掺杂稀土离子的固态离子系综中射入经典光场,当离子体系达到相位重构条件时即可获得三束存在纠缠的量子光场。基于本方案纠缠产生的技术特点,发现其在提高量子中继器的工作效率上有着潜在的应用价值。

基于可控逆非均匀展宽(CRIB)存储技术,利用DLCZ方案中原子系综产生纠缠的思想,我们提出了一个利用单光子实现固态存储器之间纠缠的方案,并将它应用于量子中继器。与传统的方案相比,该方案不需要纠缠光子源,只需要独立的两个单光子源,这样不仅可简化实验过程,还可以节约量子资源,此外在单光子量级上保密性也可得到保障。

为了建立量子纠缠信令在自由空间传输时的损伤模型，提出了信令传输损伤度与传输距离的关系，给出了量子信令的中继方案和信令损伤修复策略。仿真结果表明，在收、发两端 望远镜的孔径数值、传输因子和载体光子的波长三个参数一定的情况下，传输损伤度与距离、定位损耗密切相关，定位损耗的变化对信令传输损伤度影响很小。因此，影响信令传输损伤度 的主要因素是通信距离，量子信令在自由空间的远距离传送需要增加中继器。

针对多用户量子信令网络的中继模型,本文研究了环境量子噪音对信令远程传输的影响, 分析了量子交换原理, 在此基础上提出了基于纠缠交换的量子信令中继策略, 给出了总线型信令中继网络模型, 并对量子信令远程传输成功率进行了仿真研究.结果表明:量子信令远程传输成功率与噪音功率谱密度、传输距离和中继次数三个因素密切相关;当噪音功率谱密度一定时, 随着传输距离的增大, 信令传输成功率呈准平抛型曲线下降; 在噪音功率谱密度和总的传输距离两个因素都确定的情况下, 随着中继次数的增加, 信令传输成功率显著增大.因此, 为了实现量子信令的可靠传输, 在背景噪音一定时, 必须准确设计传输距离和中继次数.

量子密钥分配(QKD)网络是由网络节点按照一定的拓扑结构连接而成的。目前出现的QKD网络可根据其节点功能性分为3类: 光学节点QKD网络、信任节点QKD网络以及量子节点QKD网络。文章论述了QKD网络的研究进展, 对现有的3种网络的结构、性能进行了全面的对比分析。通过对比, 提出了一种高效实用的新型QKD网络方案。