全固态连续单频455 nm 蓝色激光与铯原子高能态跃迁吸收线62S1/272P3/2相匹配, 是发展远距离水下量子通讯的重要光源。且455 nm 激光还对应于钡离子138Ba2+的跃迁能级6S1/26P3/2, 应用于量子计算领域, 有利于减小量子计算及精密测量的系统误差。本文设计了内腔倍频式全固态高功率连续单频455 nm 蓝光钛宝石激光器, 优化了激光器谐振腔结构与激光振荡阈值, 采用准相位匹配的MgO:PPSLT晶体作为内腔倍频器, 当绿光泵浦功率为11.5 W 时, 获得了最高输出功率为427 mW 的单频455 nm 蓝色激光, 光光转换效率为3.7%, 蓝光光束质量M2因子优于1.18。

不同用户之间的信息操控关联性在安全量子通信中具有重要的意义。EPR导引是安全量子网络中必要的资源,即一方可以利用共享的纠缠来导引相距遥远的另一方。提出一种基于纠缠交换的量子开关方案,在两个空间分离的EPR纠缠交换过程中,设置一个可调谐分束器作为控制开关,观察了EPR导引方向与可调谐分束器反射率的依赖关系,并研究了不同用户之间导引方向的操控。该方案对安全量子通讯具有参考价值。

针对被分开在异地的两个纠缠量子比特,本文研究了如何远距离区分纠缠量子比特的四个贝尔态。在区分过程中,利用量子芝诺效应和无相互作用测量,我们可以使任何实际物质粒子出现在两个量子比特之间的公开区域的概率无限趋于零。本文的研究基础是近期被提出的反事实贝尔态分析法［Scientific Reports 8(1),14641,2018］。然而,我们发现该方案中的一个重要步骤是不正确的。在本文中,我们对此错误进行了修正。同时,通过使用多重相位操作替代原方案中的多重量子测量,我们还提升了贝尔态分析的成功率。需要指出的是,在反事实贝尔态分析法中,在有限资源的条件下,物质粒子在公开区域中被找到的概率绝对为零,但贝尔态分析的成功率只能无限趋近于1。而在我们的方案中,贝尔态分析的成功率必然为1,而物质粒子在公开区域中被找到的概率不为零,但可以无限趋于零。由于并不能完全杜绝物质粒子出现在公开区域,我们称本方案为准反事实贝尔态分析。两种方案针对不同情况具有不同的优势。

研究了在Geiger模式下工作的单光子雪崩二极管的温度特性。结果表明,该雪崩二极管的雪崩电压随温度的降低呈线性减小,电压温度系数为0.42 V/K。当该雪崩二极管在13 V以上雪崩电压下工作时,暗计数率随着温度的降低呈指数下降趋势,温度每降低8.58 K,暗计数率减小一半,当温度从274 K降低到192 K时,该雪崩二极管的暗计数率从13900 Hz减小到了14 Hz。将工作温度为260 K,暗计数率为58 Hz的单光子雪崩二极管冷却到192 K,并且调整二极管两端的偏置电压,使其在波长为852 nm时的探测效率为50%,暗计数率降为0.064 Hz,后脉冲概率为6.7%,单光子探测器的性能得到显著提高。这种超低暗计数率单光子探测器在量子通讯、弱光探测等领域具有广阔的应用前景。

基于两个不同的四粒子纠缠态分别提出了三方、四方量子秘密共享方案,其中采用的秘密信息 是一个相同的未知两粒子纠缠态。在量子秘密共享方案中发送者对所拥有的粒子实施适当的 Bell态(或GHZ态)测量,发送者和合作者通过经典通讯把测量结果告知信息接收者,接收者 在其他合作者的协助下通过实施相应的量子操作完成对初始量子态信息的重构。对所提出的 两个方案的安全性进行了讨论和比较,发现四方量子秘密共享方案更可靠。

提出了一种基于线性光学的双通道混合纠缠操控方案。该方案利用可调分束器（VBS）制备了双通道混合纠缠态，通过调节VBS的分束比实现了混合纠缠态的纠缠操控，并分析了猫态大小对保真度的影响。该方案为多通道混合纠缠态的制备及其在混合量子通讯中的应用提供了理论参考。

1905年爱因斯坦首次提出“光量子”概念,标志着“量子光学”诞生,并有力推动其后“量子力学”的创建。本文将简述“光量子”如何诞生,“光子”有何奇异特性,着重介绍“光子”在量子信息领域的应用,包括量子密码、量子纠缠网络、量子模拟、量子计量和量子计算等。最后研讨“光子究竟是什么”。

基于Bennett等提出的非纠缠的非局域性，提出了两个三态粒子的直积态正交集的性质，即用三个幺正变换能够实现不同的复合空间之间的转换，并且不同的复合空间之间具有关联性。这些性质可以被用于量子通讯和量子密码术。作为这些性质的应用，我们提出了一个量子密钥分配方案以及量子受控通讯的方案。由此说明，将三态粒子的直积态用于量子信息处理，不仅具有大容量、高效率的优点，而且能够保证安全性。