郭光灿量子信息的若干问题

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1、中科院量子信息重点实验室KEYLABORATORYOFQUANTUMINFORMATION量子信息的若干问题郭光灿2011-6-18一、引言二、非马尔科夫性的度量和控制的实验研究三、量子蒸发冷却动力学过程的量子模拟四、在编码噪声信道中量子纠缠的无损传输五、纠缠辅助下基于熵的不确定关系的实验验证目录一、引言二、非马尔科夫性的度量和控制的实验研究三、量子蒸发冷却动力学过程的量子模拟四、在编码噪声信道中量子纠缠的无损传输五、纠缠辅助下基于熵的不确定关系的实验验证目录量子密码技术16年的发展纸上谈兵实验研究实际应用新型的光纤编解码器2004年北京-天津125公里商用

2、光纤量子路由器2007年北京商用光纤四端网络2009年芜湖量子政务网（八端口）一、引言二、非马尔科夫性的度量和控制的实验研究三、量子蒸发冷却动力学过程的量子模拟四、在编码噪声信道中量子纠缠的无损传输五、纠缠辅助下基于熵的不确定关系的实验验证目录开放系统消相干环境（热库）开放系统与环境相互作用平均市场多久可以从萧条转向牛市？马尔科夫马尔科夫过程：掷骰子游戏布朗运动分子扩散谣言传播等等马尔科夫过程在物理、化学、天文、生物、经济、军事等多种领域中应用非常广泛。量子开放系统的马尔科夫近似和Lindblad方程V.Gorini,A.Kossakowski,E.C.G.

3、Sudarshan,J.Math.Phys.17,821(1976).G.Lindblad,Commun.Math.Phys.48,119(1976).1976年，Lindblad和Gorini等人提出了一种主方程形式来描述一个一般的量子马尔科夫过程：量子马尔科夫过程将产生一个动力学半群。这个半群由一些代表着马尔科夫演化的完全正定保迹(CPT)映射组成。它有着一个典型的特点就是可分性：也就是说，一段马尔科夫演化可以分成几段马尔科夫演化的级联。马尔科夫近似：即对感兴趣的系统来说，环境的记忆可以忽略不计。系统将来的演化只与现在有关，与过去无关。非马尔科夫过程系统

4、与环境耦合很强初态系统与环境之间存在纠缠或关联热库大小有限与自旋耦合或者在低温下与环境耦合在纳米结构中的热传导……非马尔科夫现象出现在各个学科，包括物理学的各个分支中，如：J.Piilo,S.Maniscalco,K.Härkönen,K.-A.Suominen,Phys.Rev.Lett.100,180402(2008).尤其在量子通信中，非马尔科夫的性质必须被计入，由此带来了对非马尔科夫信道的研究。量子光学固体物理学量子化学马尔科夫过程与非马尔科夫过程的定性区分JSXu,XYXu,CFLi,CJZhang,XBZou,GCGuo,NatureCommun

5、.1,7(2010).JSXu,CFLi,MGong,XBZou,CHShi,GChen,andGCGuo,Phys.Rev.Lett.104,100502(2010).MarkovianprocessNon-Markovianprocess目前对于非马尔科夫性的定量度量方法主要有四种：第二种：基于马尔科夫过程的另一个性质—可分性，来定义非马尔科夫量。M.M.Wolf,J.Eisert,T.S.Cubitt,J.I.Cirac,Phys.Rev.Lett.101,150402(2008).Á.Rivas,S.F.Huelga,M.B.Plenio,Phys.

6、Rev.Lett.105,050403(2010).第一种：基于演化对Lindblad主方程的偏离大小来定义了一个量，称作马尔科夫量。我们实验中采用第三第四种方法来度量非马尔科夫性。这种方法用环境流向系统的信息的总和来描述非马尔科夫性，这是非马尔科夫过程的一个最本质的特征。H.-P.Breuer,E.-M.Laine,J.Piilo,Phys.Rev.Lett.103,210401(2009).Á.Rivas,S.F.Huelga,M.B.Plenio,Phys.Rev.Lett.105,050403(2010).第三种和第四种则是根据演化过程中的信息流动来

7、定义的非马尔科夫量，不同的是：第三种用纠缠度来表征信息第四种用两个态之间的距离来表征信息第四种方法：非马尔科夫量的定义比如说左图，就要把每对初始态演化过程中的迹距离所有上升段相加。然后再对所有成对的初始态的结果取最大值。….H.-P.Breuer,E.-M.Laine,J.Piilo,Phys.Rev.Lett.103,210401(2009).实验测量非马尔科夫量PRL,underreviewed.初态制备利用InAs/GaAs量子点产生的单光子源制备各种偏振初始态。演化过程分为两段，一段是不等臂的Mach-Zehnder干涉仪，一段是100米的保偏光纤。

8、分别在进光纤前和出光纤后对光子的偏振态进行量子态扫描