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Journal of Neijiang Normal University

远程信息集中：优化非对称经济1—3相位协变克隆之逆

彭家寅

Published Jan 1, 2015• 0 citations
OpenAlex

Abstract

研究基于优化非对称经济1→3相位协变克隆的远程信息集中问题．首先，以最大纠缠w型态为量子信道，分别通过投影测量和半正定算子值测量，给出了两个远程信息集中协议，以非最大纠缠W型态为量子信道，将上述协议进行了推广．其次，通过投影测量，并分别以最大纠缠GHZ型态和四粒子团簇态为量子信道，提出了两个远程信息集中方案．当以最大纠缠GHZ型态为量子信道时，远程信息集中成功的概率总为1；而以W型态或团簇态为量子信道、信息集中成功的概率呈现出克隆态或量子信道之参数的函数形式．在以GHZ型态、团簇态和W型态这三种态为量子信道的信息集中协议中，前者之恢复操作最简单，第三个的恢复操作最复杂．最后，指出了上述协议都是安全和实验实现的．

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固态量子比特（如超导、半导体等）主要工作于微波（GHz）频段。然而，该频段的量子信号在室温环境下存在较大的损耗，难以实现长距离传输，这一技术难题也是未来部署分布式量子计算、量子计算网络的重要瓶颈。将微波频段量子信号转换为光学频段（尤其是光通信波段）的量子换能器是解决该瓶颈问题的重要方案之一。近年来，光力学量子换能器因其具有低噪声、大带宽、高效率的发展潜力，且易于大规模芯片集成，成为量子换能器领域的研究热点。首先，系统综述了光力学量子换能器的基本原理与关键性能指标，包括转换效率、带宽、附加噪声与品质因子等，分析其物理机制与参数之间的制约关系；随后，重点梳理了薄膜型、光声晶体（OMC）型、体声波谐振器（BAR）型与微盘型这四种换能器的主要研究进展，分别评述其实现原理、性能水平及发展瓶颈；最后，针对量子换能器领域面临的重大挑战，对其未来发展方向进行了展望，包括协同度优化、低噪声和宽带工作能力、异质结构与新材料引入以及系统级优化设计等。该研究成果可为从事光力学量子换能器研究或对相关领域感兴趣的科研人员提供参考。

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多光子干涉是由全同光子在多模线性光网络中产生的联合量子干涉效应，属于光量子系统中一类核心的非经典现象，也是光量子信息处理的重要资源。近年来，随着光量子信息技术的迅速发展，多光子干涉在通用光量子逻辑门的构建以及经典计算机难以模拟的玻色采样等量子计算任务中发挥着关键作用。其中，玻色采样能够在通用量子计算成熟之前率先展示量子优越性，因而自提出以来持续受到广泛关注。与此同时，面向光量子平台的量子机器学习架构不断涌现，致力于将多光子干涉所蕴含的计算能力与机器学习模型结合，推动具有实用价值的量子优势发展。首先，系统回顾多光子干涉的基本原理，涵盖线性光网络模型、积和式描述及玻色采样的计算复杂性；其次，重点介绍其在量子计算中的应用，包括线性光学量子计算架构、基于多光子干涉的量子逻辑门及其应用，以及玻色采样的实验进展；接着，讨论其在量子机器学习领域的创新应用，如量子核方法、光量子神经网络和光量子储备池计算等；最后，总结当前的关键挑战与瓶颈，并对其未来研究方向进行展望。

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量子导引是一种特殊形式的量子关联，介于纠缠不可分性和非定域性之间。量子导引具有天然的不对称性，是实现更安全且单方设备不依赖的量子密钥分发、量子隐形传态、量子秘密共享的重要资源，近年来引起理论和实验层面的高度关注。随着量子技术的不断发展，对微观体系量子特性的研究向多体、高维、非高斯等复杂量子系统拓展。在这些复杂量子体系内制备的纠缠态在高速运算、增大信息容量、提升信息安全性等方面有着巨大的应用价值和重要的科学意义，相关研究成为量子物理与量子信息领域的科技前沿。本文首先介绍了量子导引的概念；然后，将该定义拓展至多体高维系统，并着重介绍了量子导引在这些复杂量子态中的分配约束和非对称导引结构等性质，回顾了相关实验制备方案和进展；最后，对该方向目前的研究难点及挑战进行了分析。

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通过X射线与物质的相互作用理论模型，研究了在电磁屏蔽环境下X射线的透过率和通信性能，理论上证明了X射线通信用于电磁屏蔽环境中信息传输的可行性。建立屏蔽环境下X射线通信的数值仿真模型，分析了X射线在电磁屏蔽环境下的通信参数，实现了对核心元器件的指标约束。最后，基于X射线调制发射、单光子X射线探测关键技术，搭建模拟电磁屏蔽环境下的X射线通信演示验证系统，进行X射线穿透屏蔽材料的等效模拟实验，实现了通信速率优于23 kbps的X射线通信实验验证。该结果有望为解决屏蔽环境下的辐射数据传输提供一定的理论依据和实验基础。

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