遠(yuǎn)程量子通信的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子信息是近二十年來(lái)量子物理和信息科學(xué)等交叉發(fā)展起來(lái)的新學(xué)科，因其固有的量子非局域和態(tài)疊加特性等所決定的信息處理的安全性和高效性等優(yōu)勢(shì)，具有經(jīng)典信息學(xué)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)和前景，近年來(lái)得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。量子通信是量子信息學(xué)中發(fā)展最快的一個(gè)重要方向，量子通信技術(shù)可望大幅度提高信息傳輸?shù)陌踩?、信息傳輸通道容量和效率等，是未?lái)信息技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性方向。由于弱相干光源安全性上存在缺陷和光纖量子信道實(shí)現(xiàn)百公里以上的量子通信非常困難，基于糾

2、纏源的自由空間量子通信成為了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)?；诩m纏源的自由空間量子通道具有高穩(wěn)定性，低損耗，對(duì)于極化編碼量子比特有極低的消相干性等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)際上公認(rèn)實(shí)現(xiàn)全球量子通信最切實(shí)可行的選擇。
　　 本論文主要內(nèi)容是針對(duì)遠(yuǎn)程量子通信中需要克服的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行研究和探索，報(bào)道了本人參與和負(fù)責(zé)完成的一系列遠(yuǎn)程量子通信的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。利用我們制備出的達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的高亮度極化糾纏光子源，我們?cè)诒本┌舜髱X長(zhǎng)城地區(qū)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)16公里的最遠(yuǎn)距離

3、的自由空間量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)；我們?cè)诤戏适薪紝?shí)現(xiàn)了長(zhǎng)于13公里的遠(yuǎn)程自由空間量子糾纏分發(fā)和量子密鑰通信，國(guó)際上首次明確驗(yàn)證了基于衛(wèi)星平臺(tái)實(shí)現(xiàn)糾纏光子分發(fā)的可行性；實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了將兩個(gè)獨(dú)立單光子非局域地糾纏起來(lái)；實(shí)驗(yàn)演示了基于消相干自由子空間的無(wú)共享參考系量子通信；提出并實(shí)驗(yàn)演示了僅僅用單光子時(shí)間標(biāo)記輔助的量子信息無(wú)錯(cuò)傳輸，展示了量子信息極化編碼在光纖中進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)錯(cuò)傳輸?shù)目尚行院蛢?yōu)越性；
　　 我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)展起來(lái)的技術(shù)將在未來(lái)的遠(yuǎn)程量