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量子信息科学在中国科学技术大学的兴起和发展 被引量：7
1
作者 郭光灿 《物理》 CAS 北大核心 2008年第8期556-561,共6页
文章介绍了中国科学技术大学的量子信息科学研究是如何兴起和发展的;着重介绍了在量子信息的基础理论、量子密码、量子纠缠、量子隐形传态、量子处理器和量子信息的应用等方面所取得的研究成果.
关键词 量子信息 量子纠缠 量子通信 量子计算
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量子信息科学——一个令人惊奇的新兴领域 被引量：9
2
作者 郭光灿 《中国科学院院刊》 2007年第1期57-60,共4页
关键词 量子密码 量子纠缠 量子信息
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表面等离激元量子信息应用研究进展 被引量：4
3
作者 李明 陈阳 +1 位作者 郭光灿 任希锋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第14期46-55,共10页
近年来表面等离激元得到了越来越多的关注和研究,得益于其能把电磁场束缚在金属-介质界面附近的亚波长尺度范围内.本文回顾了近年来表面等离激元在量子信息领域中的理论和实验研究,包括表面等离激元的基本量子性质、表面等离激元量子回... 近年来表面等离激元得到了越来越多的关注和研究,得益于其能把电磁场束缚在金属-介质界面附近的亚波长尺度范围内.本文回顾了近年来表面等离激元在量子信息领域中的理论和实验研究,包括表面等离激元的基本量子性质、表面等离激元量子回路、在量子尺度下与物质的相互作用及其潜在应用.量子表面等离激元开辟了对表面等离激元基本物理性质研究的新方向,可以应用于高度集成化的量子集成光学回路,同时也可以用来增强光与量子发光体的相互作用. 展开更多
关键词 表面等离激元 量子信息 量子光学回路 量子发光体
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来自量子世界的新技术 被引量：2
4
作者 郭光灿 《科学中国人》 2011年第12期46-51,共6页
我们生活的世界称为经典世界,因为像电脑、手机、各种交通工具等其运行规律遵从经典物理学（牛顿力学、经典电动力学等）。
关键词 世界 新技术 量子 经典电动力学 经典物理学 牛顿力学 交通工具
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一维光声晶体微腔中实现声学量子态探测的关键技术 被引量：1
5
作者 夏紫微 唐锦道 +8 位作者 蒋沁原 陈培钦 李浩 周强 尤立星 王浟 宋海智 郭光灿 邓光伟 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期322-330,共9页
基于硅基CMOS工艺,设计并制备了一维光声晶体微腔器件,在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(~5.344 GHz)进行了表征,利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲... 基于硅基CMOS工艺,设计并制备了一维光声晶体微腔器件,在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(~5.344 GHz)进行了表征,利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲光驱动微腔散射光子且产生(或减少)声子,这种脉冲光驱动方法可以减少光的加热效应以保持低声子占据率;再通过级联窄带宽光纤法布里-珀罗滤波器对泵浦光子进行选择滤波,之后测量得到的散射光子可以精确地计算声学模式中的声子数。实验得到的平均声子数为0.14±0.03,进入了少声子区间,为声学量子态在量子计算、量子精密测量、量子换能器等领域的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 声学量子态 一维光声晶体微腔 声子计数 脉冲光激励
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分布式量子计算研究进展 被引量：1
6
作者 王升斌 窦猛汉 +2 位作者 吴玉椿 郭国平 郭光灿 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-25,共25页
量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量... 量子比特的高效拓展是量子计算获取量子加速优势需要解决的基本问题,分布式量子计算(DQC)因其高度可行性和灵活性,成为解决量子比特拓展问题的关键技术之一。根据芯片间通信方式的不同,分布式量子计算可以分为基于量子隐形传态和基于量子线路拆分的分布式量子计算两种类型,前者主要面向容错量子计算,而后者被认为可在中等规模含噪声量子(NISQ)时代有效提升量子计算机算力。从长远角度来看,作为量子网络的主要应用之一,分布式量子计算可以更好地整合接入量子网络的海量量子计算机以解决高难度问题。首先介绍了分布式量子计算的来源和类型,在此基础上,给出了两类分布式量子计算的基本原理和发展状况,以及关注度较高的应用算法和编译优化方法。 展开更多
关键词 量子信息 分布式量子计算 量子隐形传态 量子线路拆分
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中红外量子频谱迁移研究进展及应用
7
作者 李金澎 韩赵其智 +2 位作者 李曜均 周志远 史保森 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第12期20-29,共10页
传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器... 传统的中红外探测主要基于碲镉汞等窄带隙材料探测器,但此类探测器的高灵敏度探测需要依靠深制冷设备,且相较于成熟的硅基探测器性能差距较大。中红外量子频谱迁移可以将中红外信号上转换至硅基探测器的工作波段,以使用高性能硅探测器进行高效探测;该技术还可以将信号光子下转换至中红外波段,并在转换过程中完整保留光子信息,在中红外量子光场产生与调控领域发挥重要意义。文章系统介绍中红外量子频谱迁移的基本原理、主要参数和最新研究进展,并对其应用前景和研究方向进行展望。 展开更多
关键词 中红外探测 非线性频率变换 量子效率 中红外量子纠缠
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量子密钥在电网SSLVPN中的应用 被引量：21
8
作者 刘东 王双 +3 位作者 周静 许曼莉 陈巍 韩正甫 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期544-548,共5页
基于虚拟专用网(virtual private networks,VPN)技术的电力系统调度数据网使用对称加密技术来保护通信数据的安全性,加密密钥的分配和使用都存在不安全因素。为此,提出将量子密钥分配网络与电网相融合的方案,利用量子密钥分配技术解决... 基于虚拟专用网(virtual private networks,VPN)技术的电力系统调度数据网使用对称加密技术来保护通信数据的安全性,加密密钥的分配和使用都存在不安全因素。为此,提出将量子密钥分配网络与电网相融合的方案,利用量子密钥分配技术解决密钥安全分配的问题,使通信双方之间能共享无条件安全的密钥。两网融合方案是通过使用量子服务器和VPN服务器来实现的,服务器能完成量子密钥从量子网络到电网应用的调度。通过对安全套接层(secure sockets layer,SSL)协议进行详细分析,从认证密钥、主密钥和会话密钥3个层次给出了量子密码的应用形式。在通信协议方面,为减少对现有协议的修改,通过附加的协商过程来协商量子密码的应用形式,实现密钥的获取和替换。该方法降低了整个融合方案的复杂性,提高了其可用性。 展开更多
关键词 量子密钥 安全套接层 虚拟专用网 电网 安全性
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相位编码量子密钥分发系统的电子学设计 被引量：3
9
作者 杨阳 王永纲 +5 位作者 陈巍 王双 张丽君 黄大骏 章涛 韩正甫 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2604-2609,共6页
相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和... 相位编码是目前基于光纤传输的量子密钥分发(QKD)系统采用最多的方式,对控制电子学的设计提出了诸多挑战.本文在介绍相位编码QKD系统控制电子学整体设计基础上,重点分析相位编码QKD系统在同步机制、自动相位扫描补偿等方面的特殊要求和设计实现.本文设计的控制电子学和必要光学器件组成的QKD系统可以作为量子密钥分发网络中独立节点,已成功地运行于安徽省芜湖市电信商用通信光纤网络之上,实现了多个通信节点之间使用量子密码的加密通信.整个QKD系统在20MHz的光脉冲重复速率上实现了BB84相位编码协议,达到了在20km传输距离上2.95%的量子比特误码率(QBER)以及4.91kbps的安全密钥生成率. 展开更多
关键词 量子密钥分发 相位编码 法拉第迈克尔逊干涉仪 现场可编程门阵列
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量子系统中状态估计方法的综述 被引量：3
10
作者 丛爽 匡森 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期121-126,132,共7页
从广泛用于实验量子领域的典型状态估计方法,到基于系统论观点、可用于量子反馈控制的状态估计方法,详细综述了4种测量方式下的相应量子状态估计方法及其适用背景.通过其发展历程的叙述,从本质上阐述了估计的基本原理,从技术上对各种方... 从广泛用于实验量子领域的典型状态估计方法,到基于系统论观点、可用于量子反馈控制的状态估计方法,详细综述了4种测量方式下的相应量子状态估计方法及其适用背景.通过其发展历程的叙述,从本质上阐述了估计的基本原理,从技术上对各种方法进行了相应的分析和比较.同时,对量子状态估计和经典状态估计进行了相应的比较,并对量子系统中的状态估计方法作了总结. 展开更多
关键词 量子系统 状态估计 测量状况 初始状态估计 反馈状态估计
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基于拉曼协议的量子存储 被引量：2
11
作者 史保森 丁冬生 +1 位作者 张伟 李恩泽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期84-101,共18页
量子存储器是实现按照需要存储/读出诸如单光子、纠缠或者压缩态等非经典量子态的系统,是实现量子通信和量子计算必不可少的核心器件.量子存储协议多种多样,其中拉曼方案由于具有存储宽带大、可用于存储短脉冲信号的优点而引起了人们的... 量子存储器是实现按照需要存储/读出诸如单光子、纠缠或者压缩态等非经典量子态的系统,是实现量子通信和量子计算必不可少的核心器件.量子存储协议多种多样,其中拉曼方案由于具有存储宽带大、可用于存储短脉冲信号的优点而引起了人们的广泛关注.然而实现真正单光子和光子纠缠的拉曼存储具有挑战性.本文简要介绍了量子存储器的主要性能和评价指标,在回顾了量子存储器特别是拉曼量子存储器的发展现状后,重点介绍了本研究组最近基于拉曼协议实现各种量子态存储的系列研究,取得的研究成果对于构建高速量子网络具有重要参考价值. 展开更多
关键词 量子存储 量子信息
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关于量子酉信道的HSW容量的一个注记(英文)
12
作者 吴玉椿 周正威 郭光灿 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期390-392,共3页
给出了量子酉信道的Holevo Schumacher Westermoreland(HSW )信道容量的一个较简单的计算公式 ,并且证明利用输入的纯态可以算出这个信道的信道容量 .
关键词 HSW信道容量 幺信道 yon Neumann熵
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基于金刚石体系中氮-空位色心的固态量子传感 被引量：11
13
作者 董杨 杜博 +2 位作者 张少春 陈向东 孙方稳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期1-19,共19页
在室温下,金刚石中的氮-空位(NV)色心具有荧光强度稳定、电子自旋相干时间长以及与生俱来的原子尺寸的特点,是优良的纳米量子传感器.在成像领域中,将各种超分辨成像显微技术应用于NV色心体系,发展出多种高空间纳米分辨率的成像方法.此外... 在室温下,金刚石中的氮-空位(NV)色心具有荧光强度稳定、电子自旋相干时间长以及与生俱来的原子尺寸的特点,是优良的纳米量子传感器.在成像领域中,将各种超分辨成像显微技术应用于NV色心体系,发展出多种高空间纳米分辨率的成像方法.此外,NV色心作为固态量子比特可以通过光学方法对其进行初始化和读取.NV色心电子自旋量子态还可以与电磁场、应力等进行相干耦合.基于这些耦合,科研人员在实验上实现了对相关物理量纳米级空间分辨率的高灵敏表征.目前这些量子传感技术可以应用在新材料、单个蛋白质核自旋、活体神经元等方面的测量中.本综述主要介绍金刚石中NV色心纳米量子传感器件的工作原理、实验实现和优化以及在相关领域的应用. 展开更多
关键词 氮-空位色心 纳米尺度 室温量子传感 量子增强
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量子密钥分配后处理概述 被引量：6
14
作者 李默 张春梅 +2 位作者 银振强 陈巍 韩正甫 《密码学报》 CSCD 2015年第2期113-121,共9页
基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(On... 基于量子力学的基本原理(未知量子态的不可克隆原理、量子态测量原理、量子不确定性原理等),量子密钥分配(quantum key distribution,QKD)提供了一种能够在合法的通信双方(通常记为Alice和Bob)之间产生无条件安全密钥的方式.一次一密(One-Time-Pad,OTP)是一种被证明为无条件安全的密码体制.将量子密钥分配过程和一次一密的密码体制结合起来可以实现无条件安全的保密通信.自从1984年以来,学者们提出了许多新的量子密钥分配协议.量子密钥分配主要包括两个阶段:量子信号传输阶段和后处理阶段.量子信号传输阶段主要是包括Alice和Bob在量子信道中进行的量子态的发送、接收和测量等操作.后处理阶段主要包括对基、误码估计、密钥协商(纠错)、错误校验和保密放大过程.随着高速量子密钥分配系统的迅速发展,后处理阶段成为制约其高速性能的瓶颈.因此,快速有效的后处理算法的研究在高速量子密钥分配系统中有着相当重要的作用.本文主要对量子密钥分配后处理阶段各个过程的原理及其具体的实现方法做一简要概述. 展开更多
关键词 量子密钥分配 后处理 密钥协商 保密放大
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多模式固态量子存储 被引量：2
15
作者 杨天书 周宗权 +1 位作者 李传锋 郭光灿 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期13-21,共9页
量子存储器是光子与物质系统之间的接口,允许存入和读出加载了量子信息的光子,是构建实用化量子网络的核心器件.基于稀土掺杂晶体可以实现固态的量子存储器,较长的相干时间和较宽的存储带宽使其成为目前最有潜力的量子物理系统之一.本... 量子存储器是光子与物质系统之间的接口,允许存入和读出加载了量子信息的光子,是构建实用化量子网络的核心器件.基于稀土掺杂晶体可以实现固态的量子存储器,较长的相干时间和较宽的存储带宽使其成为目前最有潜力的量子物理系统之一.本文综述近年来基于稀土掺杂晶体的多模式固态量子存储方面的实验进展.主要内容包括频率自由度的多模式量子存储、时间自由度的多模式量子存储、空间自由度的多模式量子存储和多个自由度并行复用的多模式量子存储.在多自由度复用的多模式存储的基础上进一步介绍基于量子存储器的量子模式变换和实时的任意操作.该系列工作为构建高速率的实用化量子网络奠定基础,其中超越存储器本身的脉冲操作功能还有望在未来量子信息处理过程中获得广泛的应用. 展开更多
关键词 量子存储 多模式复用 量子模式变换 量子网络
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真空光镊技术与应用 被引量：5
16
作者 田原 郑瑜 +1 位作者 郭光灿 孙方稳 《物理实验》 2021年第1期1-8,21,共9页
真空光镊是一种能够在真空环境中稳定悬浮微纳颗粒的技术,在近十年中得到广泛关注并被研究改进,已成为能够进行精密测量、微观热力学研究以及宏观量子性探索等工作的重要物理平台.本文回顾了光镊的发展历史,介绍了真空光镊的原理、关键... 真空光镊是一种能够在真空环境中稳定悬浮微纳颗粒的技术,在近十年中得到广泛关注并被研究改进,已成为能够进行精密测量、微观热力学研究以及宏观量子性探索等工作的重要物理平台.本文回顾了光镊的发展历史,介绍了真空光镊的原理、关键技术,列举了真空光镊的应用方向,最后展望了真空光镊未来的应用前景. 展开更多
关键词 光阱 真空光镊 力学传感 宏观量子态
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用于高效高速量子网络节点的光纤腔-离子阱耦合系统的设计
17
作者 鲍星宇 崔金明 +5 位作者 房鼎 陈蔚彬 王健 黄运锋 李传锋 郭光灿 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期34-43,70,共11页
本文的主要目的是设计新型的离子阱与光纤腔的耦合系统,此方案是通过制造一个在侧面和端面具有金属层的光纤腔实现。带有金属层的光纤腔可以传输光和电荷,同时,光纤端面的金属层可以屏蔽介质高反膜上的电荷。此系统旨在捕获单个^(138)Ba... 本文的主要目的是设计新型的离子阱与光纤腔的耦合系统,此方案是通过制造一个在侧面和端面具有金属层的光纤腔实现。带有金属层的光纤腔可以传输光和电荷,同时,光纤端面的金属层可以屏蔽介质高反膜上的电荷。此系统旨在捕获单个^(138)Ba^(+)离子,并实现光纤腔与^(138)Ba^(+)离子493 nm荧光的耦合。为了有效地收集荧光光子,我们对整个系统进行理论分析,以实现各个部分的最佳耦合。光纤的腔长被设计为250μm,优化后的耦合参数为(g,κ,γ)/2π=(55,105,20)MHz。我们还通过分析振动、离子阱性能和热稳定性来提高系统的稳定性和可靠性。系统的核心部分是由热膨胀系数相近的材料构成,以提高热稳定性。系统还使用弹簧连接真空腔体,用于隔绝腔体内外的振动。我们从理论上分析制造该耦合系统的难点,并实验验证了部分关键技术。整个系统有望被扩展成一个复杂的量子网络,以实现量子计算和量子通信。 展开更多
关键词 离子阱 量子网络 光纤腔 量子信息 量子光学
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硅半导体量子计算进展 被引量：1
18
作者 刘頔 李舒啸 +1 位作者 李海欧 郭国平 《信息通信技术与政策》 2020年第7期27-37,共11页
硅半导体量子计算研究是量子计算机研制中最重要的攻关方向之一,对国家产业、经济、国防等具有重要意义。国内外多家国际一流高校、科研机构、巨头公司,包括Intel、IBM、CEA-Leti、中国台积电等均已大规模开展硅量子计算研究,特别是近... 硅半导体量子计算研究是量子计算机研制中最重要的攻关方向之一,对国家产业、经济、国防等具有重要意义。国内外多家国际一流高校、科研机构、巨头公司,包括Intel、IBM、CEA-Leti、中国台积电等均已大规模开展硅量子计算研究,特别是近年来已开始借助工业产线来大力推进半导体量子芯片研究。主要从硅基自旋量子比特和量子比特的长程耦合方面回顾了近年来国内外硅基半导体量子计算取得的研究进展,然后从量子芯片的大规模集成扩展所面临的技术挑战方面总结了当前的技术现状,最后讨论了硅半导体量子计算的下一步研究重点。 展开更多
关键词 量子计算 量子芯片 半导体量子点 硅半导体
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量子模拟器
19
作者 易为 《科学中国人》 2013年第9期75-75,共1页
量子世界的规律与我们习以为常的经典规律是完全不一样的。在过去的一百多年里，随着实验技术的发展，这一点在实验室中得到反复验证。由于量子叠加的存在，量子世界显得比经典世界更加丰富且难以刻画。美国物理学家费曼在三十多年前就... 量子世界的规律与我们习以为常的经典规律是完全不一样的。在过去的一百多年里，随着实验技术的发展，这一点在实验室中得到反复验证。由于量子叠加的存在，量子世界显得比经典世界更加丰富且难以刻画。美国物理学家费曼在三十多年前就指出，用经典的计算机来描述刻画量子多体系统有着根本性的困难：随着量子系统中粒子的增加，用来刻画系统的经典计算所需的资源会呈指数增长。费曼也富有前瞻性地提出，一种可能的解决方案是利用所谓的量子模拟器。量子模拟器遵循量子力学规律，所以它消耗的资源随系统粒子数的增加只是多项式型的增长。随着实验技术的发展，今天，费曼的想法也许即将变成现实。 展开更多
关键词 量子叠加 模拟器 量子系统 量子多体系统 实验技术 物理学家 指数增长 力学规律
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量子软件与量子云 被引量：1
20
作者 赵勇杰 吴伟 《信息通信技术与政策》 2020年第7期49-57,共9页
量子计算技术对国家的国际地位、经济发展、科技进步和国防力量提升等发挥着关键作用。与国际先进水平相比,目前国内在量子软件和量子云的发展上虽处于相对落后的位置,但并不存在技术代差,只要保持投入和追赶,未来有望占据优势地位。通... 量子计算技术对国家的国际地位、经济发展、科技进步和国防力量提升等发挥着关键作用。与国际先进水平相比,目前国内在量子软件和量子云的发展上虽处于相对落后的位置,但并不存在技术代差,只要保持投入和追赶,未来有望占据优势地位。通过介绍量子计算的技术背景,论述量子软件以及量子云的基本体系结构、发展现状和未来趋势,对量子软件与量子云的市场发展前景作出了展望。 展开更多
关键词 量子计算 量子算法 量子软件 量子云 量子计算机
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