量子信息技术的基础研究

由中国科学技术大学郭光灿等完成

    该项目针对量子信息技术若干热点问题开展深入的研究,发表SCI论文153篇, SCI他引452次。

    该项目主要发现点是:

    1.在国际上首创概率量子克隆原理,为有效提取量子信息提供新的途径。量子不可克隆定理给量子信息的提取设置了不可逾越的界限,于是学术界着眼于不精确克隆的研究。现有两种不同原理的量子克隆机:普适克隆和概率克隆。后者为该项目组首创,其原理是将幺正操作和量子测量结合起来,以一定的几率克隆出保真度为1的量子态。证明了,只有线性无关的态集才能被概率克隆,并推导出最大克隆效率的公式。此外还采用线性光学方法在实验上研制成功普适量子克隆机。

    2.在国际上首创量子避错编码原理并已被美国学者在实验上所证实。量子计算机实际应用的最重要障碍是环境会不可避免地引起消相干。量子编码是克服消相干的最有效办法。现有三种不同原理的编码方案:纠错、避错和防错,其中避错编码原理是该项目首创的。与英国学者独立地发现不会消相干的“相干保持态”,进一步提出避错编码的方案,它具有明显优点。美、意等国学者在此基础上做了许多新的推广,美国Los Alamos和NIST三个小组相继在实验上证实了避错原理的正确性。

    3.量子处理器是量子通信网络和量子计算的基本单元,消相干是其研制中的主要困难,提出一种易于克服光腔消相干影响的量子处理器,可以在量子信息技术上发挥重要作用。法国巴黎高师学者在实验上已证实其原理的正确性。

    4.提出一种基于量子纠缠的信道编码的量子密钥分配新方案,它具有显著的优点。

    5.发现奇、偶相干态的奇异非经典特性;首次在实验上证实纠缠可以有效地降低通信复杂度;提出非破坏性量子质询新方案,使成功效率达100%。

 


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