基于自由空間信道的量子信息實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、量子信息是量子物理和信息科學(xué)相互結(jié)合所產(chǎn)生的交叉學(xué)科，為重新認(rèn)識(shí)和理解量子理論提供了新途徑。同時(shí)由于其在信息處理方面所展現(xiàn)出來(lái)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其在近些年迅速發(fā)展為學(xué)術(shù)界的重要研究熱點(diǎn)之一。
　　基于自由空間信道的量子信息研究由于其在基于空間平臺(tái)實(shí)現(xiàn)全球范圍量子通信網(wǎng)以及在檢驗(yàn)量子理論基本問(wèn)題方面展現(xiàn)出的巨大潛力成為目前國(guó)際上的熱點(diǎn)研究方向之一。本論文針對(duì)以上兩方面內(nèi)容報(bào)道了本人參與的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)實(shí)施及研究成果。我們研制了適合于

2、外場(chǎng)環(huán)境的高品質(zhì)高亮度量子糾纏源，發(fā)展了適合實(shí)際應(yīng)用的一體化發(fā)射和接收裝置，發(fā)展了可以用于自由空間量子通信的APT技術(shù)。
　　在地球近地大氣環(huán)境下對(duì)量子通信技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究方面:我們實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于高效BB84協(xié)議的16km自由空間量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，得到了最優(yōu)化的安全密鑰成碼率;實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了百公里自由空間量子隱形傳輸實(shí)驗(yàn)，六個(gè)態(tài)的平局保真度達(dá)到80％，驗(yàn)證了在星地間實(shí)現(xiàn)量子態(tài)隱形傳輸?shù)目尚行?實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了星地間單光子傳輸實(shí)驗(yàn)，利用

3、Champ衛(wèi)星上的角反器，模擬了從衛(wèi)星發(fā)射單光子脈沖，平均每脈沖光子數(shù)為0.85，該實(shí)驗(yàn)很好的驗(yàn)證了星地量子通信的可行性。
　　在檢驗(yàn)量子力學(xué)基本問(wèn)題方面:實(shí)現(xiàn)了102公里自由空間量子糾纏分發(fā)實(shí)驗(yàn)，在關(guān)閉局域性漏洞條件下觀測(cè)到了CHSH型Bell不等式的破缺，實(shí)驗(yàn)信道損耗高達(dá)81dB，該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于空間平臺(tái)實(shí)現(xiàn)大空間尺度驗(yàn)證量子力學(xué)非定域性的可行性;通過(guò)連續(xù)12個(gè)小時(shí)觀測(cè)Bell不等式破缺，實(shí)驗(yàn)探測(cè)了基于非局域因果關(guān)聯(lián)解釋模型下