1 西南技术物理研究所 量子研究中心，四川 成都 610046
2 电子科技大学 基础与前沿研究院，四川 成都 611731
3 长春理工大学 高功率半导体激光器实验室，吉林 长春 130013
量子科技的发展多年来得到了光电技术的有力支撑，笔者团队由此进行了一系列光电量子器件的研究和开发。为在光纤量子通信中实现单光子信号的按需产生，笔者设计了几种微纳柱型光腔-量子点单光子源；发展了频分复用技术，研制了高纯度、高全同的宣布式单光子源；利用GaN缺陷的单光子特性，制备了室温量子随机数发生器。笔者优化周期极化铌酸锂的级联波导结构设计，大幅提升了通信波段量子纠缠光源性能，使保真度高于97%，噪声特性提高10倍；设计和制备Si3N4微环腔纠缠源器件，实现了99%的干涉可见度，展示了芯片集成量子光源的技术可行性；应用所制备的纠缠光源，实现了数十千米光纤基量子密钥分发和量子隐形传态。笔者发展了单光子探测器制造工程，研制了用于太阳光谱量子测量的低噪声高速雪崩单光子探测器和用于量子成像的128×32及以上规模的雪崩焦平面单光子探测器。笔者制备了光纤基量子存储器，实现了1 650个光子模式的有效存储；研究了光机械量子器件的原理机制，探索了纳米光机电系统用于量子精密测量的技术前景。希望以上综述为未来量子信息网络的发展提供研究参考和技术储备。
光电子学 量子器件 量子信息 单光子 量子纠缠 量子网络 optoelectronics quantum device quantum information single photon quantum entanglement quantum network 红外与激光工程
2024, 53(1): 20230560
1 山西大学物理电子工程学院, 山西 太原 030006
2 山西大学光电子研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
多组分EPR导引可以通过操控不同量子节点中的信息来实现安全量子网络,是安全量子网络的核心资源。通过在连续变量光场中加入分束器模拟损耗和高斯噪声的方式实现了多组分EPR导引。通过建立多组分纠缠态间的协方差矩阵,量化了纠缠态间的EPR导引特性。此外,研究了EPR导引参数随高斯噪声及分束器透射率的变化关系, 实现了不同模式间的单向EPR导引,为实现安全量子通信的单向性提供了参考。
量子光学 EPR导引 单向导引 不对称性 噪声 量子网络 中国激光
2021, 48(20): 2012001
1 山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西大学光电研究所,山西 太原 030006
本文提出了一种基于线性光学的多通道混合纠缠态方案。最初的混合纠缠态是在连续变量猫态和分离变量单光子量子比特之间产生。该方案基于线性光学元件,利用分束器在初始混合纠缠态基础上产生多通道混合纠缠态(M组)。在此基础上,对每对混合纠缠态相对初始混合纠缠态的保真度进行了计算,并分析了保真度随所分份数多少及猫态大小的变化关系。这种多通道混合纠缠态将会为涉及分离变量与连续变量的多通道量子信息传输及存储、量子网络节点信息分布等提供重要的资源。
线性光学 混合量子信息 量子网络 Linear optics Hybrid quantum information Quantum networks
1 中国科学院武汉物理与数学研究所 波谱与原子分子物理国家重点实验室, 湖北 武汉 430071
2 中国科学院大学, 北京 100049
耦合微谐振子阵列构建声子网络的一个重大挑战是热噪声的影响,抑制热噪声可通过光力冷却方法达到。通过对所需的集体振动模进行选择性光力冷却,可获得一个量子态传递的窗口,用于实现量子信息在不同网络节点之间的传递。通过构建基于微悬臂梁阵列的Fabry-Pérot腔光力系统,在不同悬臂梁上对集体振动模进行光力冷却,结果表明各个集体模的冷却效率存在显著差异。进一步分析发现光力冷却效率与集体模在悬臂梁上的分布具有依赖性。通过选择集体模分布大的悬臂梁进行冷却,可以实现该集体模的选择性冷却。
耦合微悬臂阵列 选择性光热冷却 集体模 量子网络 coupled-cantilever array selective optomechanical cooling collective mode quantum network
苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
本文研究了小世界复杂网络中的长程量子纠缠态的制备。提出了量子纠缠渗流优化网络量子通信的方案。通过在经典纠缠渗流协议(CEP)中引入局域化的“target-swap”量子操作,形成量子纠缠渗流协议(QEP)。研究表明QEP在长程纠缠制备的效能方面明显优于CEP,通过度分布变化的分析解释了QEP具有优势的原因。
量子网络 纠缠渗流 小世界网络 平均距离 聚集系数 度分布 quantum networks entanglement percolation small world network average distance clustering coefficient degree distribution
1 陕西理工学院电信工程系,汉中 723003
2 华南师范大学信息光电子科技学院,广州 510006
现有的量子密钥分发网络根据其节点不同可分为三类,即由信任节点构成的网络系统、由光学节点构成的网络系统、以及由量子节点构成的网络系统。讨论了由不同节点构成的网络系统的特点,并分别指出了各自的优缺点。最后指出,一个跨越全球的量子密钥分发网络需要由这三种不同的网络系统组成。
量子密钥分发 量子网络 量子节点 激光与光电子学进展
2007, 44(10): 39
1 安徽大学物理系,安徽,合肥,230039
2 池州师范专科学校物理系,安徽,池州,247000
在量子信息领域,腔量子电动力学(Cavity-QED)方案被认为是最有效的量子信息方案之一.随着技术的发展,越来越多的量子信息处理过程可通过腔-QED方案在实验上实现,例如,纠缠态的制备和量子逻辑门的实现.这里,我们将腔-QED的发展作一综述.腔-QED方案的核心就是腔场和原子的相互作用.根据原子的跃频率和场模频率的关系,我们可以将上述相互作用分为两大类:共振相互作用(原子的跃迁频率等于场模频率)和失谐相互作用(原子的跃迁频率与场模频率的失谐量很大).从这两不同的方案出发,我们都可以实现:纠缠态的制备、未知量子态的隐形传输和量子逻辑门的构建.但是在共振相互作用中,量子信息处理过程对腔的Q值要求很高,这就使得实验实现很困难.而大失谐相互作用对腔的Q值要求大大降低,使得实验实现成为可能.通过比较,我们认为,大失谐方案为量子信息处理开辟了广阔的前景,使量子网络和量子计算机在不久的将来成为可能.
量子光学 腔量子电动力学 纠缠态 量子隐形传态 逻辑门 量子网络 quantum optics cavity quantum electrodynamics entangled states quantum teleportation logic gates quantum network
