量子信息技术（QIT）

小鱼儿 2022-07-12 14:14 1058阅读 0赞

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信息技术IT(Information Technology),比特(bit)——20世纪的技术革命  
量子信息技术QIT(Quantum Information Technology),量子比特(qbit)——21世纪的技术革命  
量子信息论在科学方面有着深远的影响，改造量子力学基础，加速变革时空观，加深对定域因果律的看法。量子信息论在技术方面也有着重大影响，因为它的发展前景是量子信息技术(QIT)产业，它是更新换代目前庞大IT产业的婴儿，是推动IT产业更新换代的动力，指引IT技术彻底变革的方向。

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量子通信(quantum teleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。  
[http://baike.baidu.com/view/380282.htm][http_baike.baidu.com_view_380282.htm]  
量子纠缠(quantum entanglement)是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。  
[http://baike.baidu.com/view/95051.htm][http_baike.baidu.com_view_95051.htm]

【EPR】  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 2]][QIT - fzfjhx - 2]  
E爱因斯坦-P波多尔斯基-R罗森1935年为论证量子力学的不完备性而提出的一个悖论，又称EPR论证，EPR是这三位物理学家姓的头一个字母，这一悖论涉及到如何理解微观物理实在的问题。  
[http://baike.baidu.com/view/176328.htm][http_baike.baidu.com_view_176328.htm]  
【量子态】  
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在量子力学中，微观粒子的运动状态称为量子态。量子态是由一组量子数表征，这组量子数的数目等于粒子的自由度数。  
宏观量子态BEC: Bose-Einstein condensates are sometimes referred to as a “fifth state of matter”, a rare state or phase in which all the particles share the same quantum state.  
[http://baike.baidu.com/view/714749.htm][http_baike.baidu.com_view_714749.htm]  
[http://www.coldquanta.com/science.htm][http_www.coldquanta.com_science.htm]  
玻色-爱因斯坦凝聚：玻色-爱因斯坦凝聚是玻色子原子在冷却到绝对零度附近时所呈现出的一种气态的、超流性的物态。1995年，麻省理工學院的沃夫岡·凱特利與科罗拉多大学鲍尔德分校的埃里克·阿林·康奈尔和卡尔·威曼使用气态的铷原子在170纳开尔文的低温下首次获得了玻色-爱因斯坦凝聚。在这种状态下，几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态，形成一个宏观的量子状态。  
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这幅图像显示的是铷原子速度的分布，它证实了玻色-爱因斯坦凝聚的存在。图中的颜色显示多少原子处于这个速度上。红色表示只有少数原子的速度是该速度。白色表示许多原子是这个速度。最低速度显示白色或浅蓝色。左图：玻色-爱因斯坦凝聚出现前。中图：玻色-爱因斯坦凝聚刚刚出现。右图：几乎所有剩余的原子处于玻色-爱因斯坦凝聚状态。由于不确定性原理尖部不是无穷窄：由于原子被束缚于一个很小的空间，它们的速度必须有一个很小的范围。  
日期 1995年(1995) 来源 NIST Image 作者 NIST/JILA/CU-Boulder  
In the July 14, 1995 issue of Science magazine, researchers from JILA reported achieving a temperature far lower than had ever been produced before and creating an entirely new state of matter predicted decades ago by Albert Einstein and Indian physicist Satyendra Nath Bose. Cooling rubidium atoms to less than 170 billionths of a degree above absolute zero caused the individual atoms to condense into a "superatom" behaving as a single entity. The graphic shows three-dimensional successive snap shots in time in which the atoms condensed from less dense red, yellow and green areas into very dense blue to white areas. JILA is jointly operated by NIST and the University of Colorado at Boulder.  
[http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%BB%E8%89%B2-%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6%E5%87%9D%E8%81%9A][http_zh.wikipedia.org_wiki_E7_8E_BB_E8_89_B2-_E7_88_B1_E5_9B_A0_E6_96_AF_E5_9D_A6_E5_87_9D_E8_81_9A]  
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Bose-Einstein Condensation: A BEC consists of many atoms in the same quantum state. BECs are of interest because they are large objects that behave quantum mechanically.  
[http://cold-atoms.physics.lsa.umich.edu/home.html][http_cold-atoms.physics.lsa.umich.edu_home.html]  
【EPR Paradox】  
Quantum Mechanics  
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Uncertainty Principle  
In quantum mechanics, the EPR paradox (or Einstein–Podolsky–Rosen paradox) is a thought experiment which challenged long-held ideas about the relation between the observed values of physical quantities and the values that can be accounted for by a physical theory. Einstein, Podolsky, and Rosen introduced the thought experiment in a 1935 paper to argue that quantum mechanics is not a complete physical theory.\[1\]\[2\]  
According to its authors the EPR experiment yields a dichotomy. Either  
1.The result of a measurement performed on one part A of a quantum system has a non-local effect on the physical reality of another distant part B, in the sense that quantum mechanics can predict outcomes of some measurements carried out at B; or...  
2.Quantum mechanics is incomplete in the sense that some element of physical reality corresponding to B cannot be accounted for by quantum mechanics (that is, some extra variable is needed to account for it).  
As shown later by Bell, one cannot introduce the notion of "elements of reality" without affecting the predictions of the theory. That is, one cannot complete quantum mechanics with these "elements", because this automatically leads to some logical contradictions.  
Einstein never accepted quantum mechanics as a "real" and complete theory, struggling to the end of his life for an interpretation that could comply with relativity without complying with the Heisenberg Uncertainty Principle. As he once said: "God does not play dice", skeptically referring to the Copenhagen Interpretation of quantum mechanics which says there exists no objective physical reality other than that which is revealed through measurement and observation.  
The EPR paradox is a paradox in the following sense: if one adds to quantum mechanics some seemingly reasonable (but actually wrong, or questionable as a whole) conditions — like local realism (not to be confused with philosophical realism), counterfactual definiteness, and incompleteness (see Bell inequality and Bell test experiments) — then one obtains a contradiction. However, quantum mechanics by itself does not appear to be internally inconsistent, nor — as it turns out — does it contradict relativity. As a result of further theoretical and experimental developments since the original EPR paper, most physicists today regard the EPR paradox as an illustration of how quantum mechanics violates classical intuitions.  
Measurements on an entangled state  
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The EPR thought experiment, performed with electron-positron pairs. A source (center) sends particles toward two observers, electrons to Alice (left) and positrons to Bob (right), who can perform spin measurements.  
[http://en.wikipedia.org/wiki/EPR\_paradox][http_en.wikipedia.org_wiki_EPR_paradox]  
【Quantum State】  
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Probability densities for the electron of a hydrogen atom in different quantum states.  
In quantum physics, a quantum state is a mathematical object that fully describes a quantum system. One typically imagines some experimental apparatus and procedure which "prepares" this quantum state; the mathematical object then reflects the setup of the apparatus. Quantum states can be statistically mixed, corresponding to an experiment involving a random change of the parameters. States obtained in this way are called mixed states, as opposed to pure states, which cannot be described as a mixture of others. When performing a certain measurement on a quantum state, the result generally described by a probability distribution, and the form that this distribution takes is completely determined by the quantum state and the observable describing the measurement. However, unlike in classical mechanics, the result of a measurement on even a pure quantum state is only determined probabilistically. This reflects a core difference between classical and quantum physics.  
Mathematically, a pure quantum state is typically represented by a vector in a Hilbert space. In physics, bra-ket notation is often used to denote such vectors. Linear combinations (superpositions) of vectors can describe interference phenomena. Mixed quantum states are described by density matrices.  
In a more general mathematical context, quantum states can be understood as positive normalized linear functionals on a C\* algebra; see GNS construction.  
[http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum\_state][http_en.wikipedia.org_wiki_Quantum_state]  
[http://www.viswiki.com/en/Quantum\_state][http_www.viswiki.com_en_Quantum_state]  
【量子通信的奥秘\[20091103\]】  
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从普朗克的能量子假说、到爱因斯坦的光量子理论到玻尔的原子理论，在百年的时间里，量子力学发展迅速。尤其是20世纪二、三十年代，爱因斯坦和玻尔之间的“物理学灵魂的论战”引发了无数科学家对“量子纠缠”现象的研究，从而点燃了量子通信的星星之火。  
量子通信——以实验驳倒爱因斯坦  
所谓量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信具有高效率和绝对安全等特点，是目前国际量子物理和信息科学的研究热点。追溯量子通信的起源，还得从爱因斯坦的“幽灵”——量子纠缠的实证说起。  
由于人们对纠缠态粒子之间的相互影响一直有所怀疑，几十年来，物理学家一直试图验证这种神奇特性是否真实。  
1982年，法国物理学家艾伦·爱斯派克特（Alain Aspect）和他的小组成功地完成了一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”（quantum entanglement）的现象确实存在，这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。从笛卡儿、伽利略、牛顿以来，西方科学界主流思想认为，宇宙的组成部份相互独立，它们之间的相互作用受到时空的限制（即是局域化的）。量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵——超距作用（spooky action in a distance）的存在，它证实了任何两种物质之间，不管距离多远，都有可能相互影响，不受四维时空的约束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。  
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。量子通信是由量子态携带信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信概念的提出，使爱因斯坦的“幽灵（Spooky）” ——量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。  
1993年，在贝内特提出量子通信概念以后，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。  
1997年，在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子本身并不被传输。  
经过二十多年的发展，量子通信这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展，主要涉及的领域包括：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。  
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两束激光束以稍微不同的频率发射像猫脸一样的图像(显示具有偏离橙色和紫色的色彩)揭示了扭曲的线条中的细节，显示了纠缠在一起的两幅图像中存在的随机波动。  
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2009年9月，中国科技大学教授潘建伟的科研团队QPQI建成了世界上首个5节点的全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信，这一成果标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化要求，走在了国际前列。  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 12]][QIT - fzfjhx - 12]  
量子远程传态，超光速信息传输，超光速宇航飞行  
中国科普博览　京ICP备05061377号　E-Mail:webmaster@kepu.net.cn　  
[http://www.kepu.net.cn/gb/special/200911\_03\_lztx/index.html][http_www.kepu.net.cn_gb_special_200911_03_lztx_index.html]  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 13]][QIT - fzfjhx - 13]  
瞬间传送：远距输送一个对象，首先是将其解体，使每个基本部分都能量度计算，这些数据会实时输送到另一个地点的机器，它就能完完整整把对象重组。  
粒子中出现的神奇“纠缠”现象，曾被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”。1997年由潘建伟等首次完成的单光子量子态隐形传输，是量子信息发展的一个里程碑。其后，各种各样的量子态隐形传输实验得到了实现，但所有的实验都只能传输单个粒子的量子态。  
复合系统量子态隐形传输实验成功  
英国《自然》杂志子刊《自然—物理》10月刊，以封面文章的形式发表了我国科学家的研究成果:两粒子复合系统量子态隐形传输的实验实现。这种被世界科学界称为“幽灵般量子态隐形传输的技术”，来无影去无踪，有可能让物质甚至人体瞬间实现异地转移、传送。这是国际上首次成功实现复合系统量子态的隐形传输，也是我国物理学家首次在该杂志发表封面文章。　　  
此次，他们不仅在国际上首次成功实现了复合系统量子态的隐形传输，而且第一次成功实现了六光子纠缠态的操纵。他们的实验结果表明，物质的瞬间无影转移会成为可能。量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。“量子态隐形传输”通俗地来说，就是将粒子从一个地方瞬间转移到了另一个距离遥远的地方，好像穿越了“时空隧道”。  
由中国科学技术大学教授潘建伟及同事杨涛、张强等完成的这项研究成果，被《自然》杂志称赞为“在大尺度量子通信研究中取得的长足进展”。不久的将来，这项成果还会在保密通信、量子计算机等方面有大量的应用，改变我们的生活。  
[http://tupian.hudong.com/a3\_83\_54\_01300000330499123025547967865\_jpg.html][http_tupian.hudong.com_a3_83_54_01300000330499123025547967865_jpg.html]  
【潘建伟小组建成世界首个全通型量子通信网络\[20090831\]】  
中科院上海分院 2009年08月31日 浏览次数 35  
8月29日，中国科学院“城域网络量子通信技术”成果展示会在安徽省合肥市微尺度物质科学国家实验室举行。展示会上，潘建伟教授汇报了量子通信技术的最新研究成果，并进行了现场演示。  
中科院副院长詹文龙在展示会上说，这一成果标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化要求。  
量子保密通信技术基于量子力学原理，能确保两地之间密钥分配的绝对安全性，从而保证通信的绝对安全。在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景。  
量子信号在商用光纤上传输的不稳定性是量子保密通信技术实用化的主要技术障碍；而量子信号的绝对安全的路由问题则是实现量子通信网络的主要难题。因此量子通信系统长期停留在实验室内，不具备应用价值。  
“城域网络量子通信技术”是中国科技大学潘建伟研究小组在中科院、科技部和相关部门联合支持下发展起来的一种通信技术。该技术基于已有商用光纤，已具备量子通信关键器件研制和生产能力，成果达到了实用化、产业化的要求。  
今年5月，潘建伟团队在合肥建成了世界上首个光量子电话网。据合肥微尺度物质科学国家实验室介绍，通过商业光纤网络，多个用户之间可以通过不怕窃听的量子电话进行通信，使得量子通信第一次真正展现了它的实用价值。  
目前，潘建伟团队正与相关机构合作，将在合肥市及其周边建设一个40节点量子通信网络示范工程。  
版权所有 中科院上海分院 技术支持：上海中科网络信息技术有限公司  
[http://www.cst.sh.cn/xwzx/kjss/200908/t20090831\_2491090.html][http_www.cst.sh.cn_xwzx_kjss_200908_t20090831_2491090.html]  
【中科大建成世界首个全通型量子通信网络\[20090830\]】  
2009年08月30日20:35 新华网 朱青  
新华网合肥8月30日电(记者朱青)由中科大潘建伟教授领衔的科研团队，日前在合肥构建了全球首个全通型量子通信网络，实现了全功能运行，并将逐步往产业化的方向发展。  
该科研团队利用自主研发的光量子程控开关，成功研制5节点的星型量子通信网络，实现了全功能运行，建成了中国第一个可实际应用的量子通信网络，也是全球首个城域量子通信网络。  
8月29日，中国科学院“城域网络量子通信技术”成果展示会在安徽省合肥市微尺度物质科学国家实验室举行。展示会上，潘建伟教授汇报了量子通信技术的最新研究成果，并进行了现场演示。  
中科院副院长詹文龙在展示会上说，这一成果标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化要求。  
量子保密通信技术基于量子力学原理，能确保两地之间密钥分配的绝对安全性，从而保证通信的绝对安全。在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景。  
量子信号在商用光纤上传输的不稳定性是量子保密通信技术实用化的主要技术障碍；而量子信号的绝对安全的路由问题则是实现量子通信网络的主要难题。因此量子通信系统长期停留在实验室内，不具备应用价值。  
“城域网络量子通信技术”是中国科技大学潘建伟研究小组在中科院、科技部和相关部门联合支持下发展起来的一种通信技术。该技术基于已有商用光纤，已具备量子通信关键器件研制和生产能力，成果达到了实用化、产业化的要求。  
今年5月，潘建伟团队在合肥建成了世界上首个光量子电话网。据合肥微尺度物质科学国家实验室介绍，通过商业光纤网络，多个用户之间可以通过不怕窃听的量子电话进行通信，使得量子通信第一次真正展现了它的实用价值。  
目前，潘建伟团队正与相关机构合作，将在合肥市及其周边建设一个40节点量子通信网络示范工程。  
[http://news.qq.com/a/20090830/001292.htm][http_news.qq.com_a_20090830_001292.htm]  
【世界首个绝对安全的政务网在安徽芜湖建成开通\[20090519\]】  
[http://www.sina.com.cn][http_www.sina.com.cn] 2009年05月18日20:52 中国广播网  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 14]][QIT - fzfjhx - 14]  
中科院院士郭光灿介绍“量子政务网”  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 15]][QIT - fzfjhx - 15]  
中科院量子信息重点实验室博士生陈巍介绍文件加密后的不同  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 16]][QIT - fzfjhx - 16]  
“量子政务网”关键设备全通型量子路由器  
　　中广网芜湖5月18日消息（记者刘军 通讯员胡胜友）记者今天从中国科大中科院量子信息重点实验室获悉，该实验室与安徽芜湖市政府合作，在芜湖建成了世界首个“量子政务网”。“量子政务网”运用了量子保密通信技术，能够确保信息量巨大的声音、文件、动态图像的绝对安全通信，投入使用后将不必再担心黑客的攻击和木马的窃听，实现真正意义上的保密通信。  
　　据了解，首期建成的芜湖“量子政务网”连接了芜湖市科技局、招商局、经贸局、总工会和质监局等市政机关及芜湖市电信大楼8个用户，设置了4个全通主网节点和三个子网用户节点以及1个用于攻击检测的节点，长15公里。  
　　中国科大教授、中科院院士郭光灿介绍说，量子保密通信技术基于量子力学原理，能确保两地之间密匙分配的绝对安全性，从而保证了通信的绝对安全。中国科大中科院量子信息重点实验室通过大量的基础性研究，从根本上解决了量子信号光纤传输的稳定性和量子路由问题，解决了量子信号在商用光纤上运用的技术难题。芜湖“量子政务网”融合了国际上现有的三种组网技术，首次设计出具有多层次、旨在满足不同用户需求的多功能量子保密通信网络，通过该网络可以完成任意两点之间的绝对保密的通信过程。  
　　中国科大教授韩正甫表示，芜湖“量子政务网”所使用的核心器材和设备，包括最关键的光电调制芯片，全部为我国自主研发或与国内单位联合研制，整个网络已经实现了国产化。这一成果使我国具有全部知识产权的单向量子保密通信方案和设备，以及量子保密通信网络核心组网技术真正在实际工作中得以应用。芜湖“量子政务网”的建成，标志着我国量子保密通信基础研究的成果已经开始向产业化转化。  
　　另据了解，中国科大中科院量子信息重点实验室郭光灿研究团队早在2004年即在北京与天津之间实现了世界上最远距离的125公里商用光纤的量子密匙分配，有力地推进了量子密码技术的实用化。2007年，郭光灿研究团队在北京商用光纤上实现了40公里范围内四用户的城域量子通信网络，完成了世界上首个无中转、任意互通的量子密码通信网络，并在国际上首先在实际地下光缆中进行了诱骗态量子密匙分配实验，安全通信距离达到32公里。  
[http://www.whjs.com/Html/wbxw/whxw/2009051908264390605.htm][http_www.whjs.com_Html_wbxw_whxw_2009051908264390605.htm]  
【量子中继器实验被完美实现\[20090118\]】  
来源：科学时报 发布时间：2009-1-18  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 17]][QIT - fzfjhx - 17]  
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室教授潘建伟及其同事苑震生、陈宇翱等，利用冷原子量子存储技术，在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠，以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美实现了远距离量子通信中急需的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。8月28日出版的《自然》发表了这项重要研究成果。  
由于量子中继器的实验实现在量子信息研究中的重要意义，《自然》杂志为此专门向有关科学新闻媒体发布了题为《量子推》（Quantum Boost）的新闻稿，称赞该工作“扫除了量子通信中的一大绊脚石”。  
《科学时报》 (2009-1-19 A4 要闻)  
科学网首页>科学时报>正文  
[http://www.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2009/1/215152.html?id=215152][http_www.sciencenet.cn_sbhtmlnews_2009_1_215152.html_id_215152]  
【量子通信实验领域的重大突破－中国科学家实现基于冷原子量子存储的量子中继器\[20080829\]】  
2008-08-29 10:18:00 来源：合肥微尺度物质科学国家实验室  
8月28日出版的国际著名科学期刊《自然》发表了中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟教授及其同事苑震生、陈宇翱等完成的题为“量子中继器实验实现”的重要研究成果。在该工作中，他们利用冷原子量子存储技术在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美地实现了长程量子通信中亟需的“量子中继器”，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。  
　　目前，高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。然而，作为量子通信的基本资源，脆弱的纠缠光子极易被信道吸收，造成信号随通信距离指数衰减、误码率提高进而导致通信失败。因此，目前量子通信的距离被限制在100公里的量级。类比于传统的电子通信中为了补偿电信号衰减而进行整形和放大的电子中继器，奥地利科学家在理论上提出，可以通过量子存储技术和量子纠缠交换和纯化技术的结合来实现量子中继器，从而最终实现大规模的长程量子通信。尽管潘建伟及其奥地利的同事已经分别在1998年和2003年在实验上实现了纠缠交换和纠缠纯化，但是，量子存储的实验实现却一直存在着很大的困难。为了解决量子存储问题，国际上人们做了大量的研究工作。比如段路明及其奥地利、美国的合作者就曾于2001年提出了基于原子系综的另一类量子中继器方案。由于这一方案具有易于实验实现的优点，受到了学术界的广泛重视。然而，随后的研究表明，由于这一类量子中继器方案存在着诸如纠缠态对信道长度抖动过于敏感、误码率随信道长度增长过快等严重问题，无法被用于实际的长程量子通信中。  
为了解决上述困难，潘建伟、陈增兵和赵博等在理论上提出了具有存储功能的，并且对信道长度抖动不敏感、误码率低的高效率量子中继器方案（相关工作发表在《物理评论快报》上）。同时，中国科大潘建伟小组及其德国、奥地利的同事经过多年的合作研究，在逐步实现了光子-原子纠缠、光子比特到原子比特的量子隐形传态等重要阶段性成果的基础上（先后已有四项相关实验工作发表在《物理评论快报》或《自然物理》上），最终实验实现了完整的“量子中继器”基本单元。由于量子中继器实验实现在量子信息研究中的重要意义，《自然》杂志为此专门向科学新闻媒体发布了题为“量子推动 (Quantum Boost)”的新闻稿，称赞该工作“扫除了量子通信中的一大绊脚石”。  
《自然》论文：  
Zhen-Sheng Yuan, Yu-Ao Chen, Bo Zhao, Shuai Chen, Jörg Schmiedmayer, Jian-Wei Pan, Experimental demonstration of a BDCZ quantum repeater node  
Nature, DOI: 10.1038/nature07241.  
量子中继器实验原理图图注：  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 18]][QIT - fzfjhx - 18]  
在量子网络中，每个节点由磁光阱制备的冷原子系综组成，这些原子系综用作量子存储器。每个原子系综跟它自己发出的一个光子形成一个最大纠缠态。在任意两个相邻节点之间，通过对其各自发出的光子之间做联合贝尔测量，我们可以把相邻的两个原子系综纠缠起来。在实验中，两个节点之间由300米光纤通道连接。图中光纤的颜色由亮转暗表示了通讯信道中的光子损失，中间的玻璃立方体是一个极化分束器，用作联合贝尔测量。  
[http://www.hfnl.ustc.edu.cn/2008/0829/818.html][http_www.hfnl.ustc.edu.cn_2008_0829_818.html]  
【瑞士实验显示量子信息传输速度远超光速\[20080815\]】  
[http://www.sina.com.cn][http_www.sina.com.cn] 2008年08月15日 新浪科技  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 19]][QIT - fzfjhx - 19]  
同源纠缠光子被发送到两个相距18公里的村庄  
　　新浪科技讯 北京时间8月15日消息，据美国生活科学网报道，伟大的物理学家爱因斯坦曾对任何超光速的说法都予以驳斥，但事实很可能会表明这是他一生中犯下的为数不多的错误之一。瑞士科学家日前称，他们在实验中证实，处于纠缠状态的亚原子粒子，它们之间信号传输的速度要远远超出光速。  
　　在8月14日出版的最新一期《自然》杂志上，瑞士的5位科学家公布了他们的这项最新研究成果。瑞士科学家表示，原子、电子以及宇宙空间其他所有的微观物质都可能会表现出异常奇怪的行为，其行为规律可能与我们日常生活中传统的科学规律完全背道而驰。比如，物体可以同时存在于两个或多个场所；可以同时以相反的方向旋转。这种现象也许只有通过量子物理学来解释。量子物理学认为，任何事物之间都可能存着某种特定的联系。发生于某一物体之上的事件，可能同时对其他物体也会产生影响。这种现象称为“量子纠缠”。不管物体之间的距离有多远，同样存在“量子纠缠”的关系。  
　　爱因斯坦坚决反对“量子纠缠”理论，甚至将其戏称为“遥远的鬼魅行为”。根据量子力学理论的描述，两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态。几十年来，物理学家试图验证这种神奇特性是否真实，以及决定它的幕后原因。其实，我们可以运用形象化的说明来解释这种现象。被纠缠的物体释放出某种不明粒子或其他形式的高速信号，从而对其伙伴产生影响。此前，已有实验证实传统物理学领域中某种隐藏信号的存在，从而打消了人们对于这种隐藏信号的种种疑问。但是，仍然有一个奇怪的可能性没有得到证实，即这种未知信号的传输速率可能会比光速还要高。  
　　为了证实这种可能性，瑞士科学家开始着手对一对相互纠缠的光子进行实验研究。首先，研究人员们将光子对拆散；然后，通过由瑞士电信公司提供的光纤向两个村庄接收站进行传送，接收站之间相距大约18公里。沿途光子会经过特殊设计的探测器，因此研究人员能够随时确定它们从出发到终点的“颜色”。最终，接收站证实每对相互纠缠的光子被分开传送到接收站后，两者之间仍然存在纠缠关系。通过对其中一个光子的分析，科学家可以预测另一光子的特征。在实验中，任何隐藏信号从此接收站传送到彼接收站，仅仅需要一百万兆分之一秒。这一传输速率保证了接收站能够准确地检测到光子。由此可以推测任何未知信号的传输速率至少是光速的10000倍。  
　　爱因斯坦不仅不接受“量子纠缠”的思想，而且还坚持认为不可能存在比光速还要快的信号，任何比光速快的“鬼魅似的远距作用”都是不可思议的。根据1905年出版的爱因斯坦的相对论，他认为没有物体的运动速度能够超过光速。爱因斯坦解释说，光速属于自然界的一个基本常数：对于空间内所有的观察者来说，光速都是一样的。同样是爱因斯坦的相对论解释说，当物体加速时，物体本身的质量增加，而加速需要能量。随着物体质量的增加，维持速度所需的能量也更多。当物体以接近光速运行时，爱因斯坦经过计算说，它的质量将达到无限大，所以要使得物体继续运行的能量也要无限大，而要超过这一极限是不可能的。  
　　而科学家们从实验中得到的结论，既可以反驳爱因斯坦的“错误”观点，也可以用来解释同一事物同时出现在不同地点这一奇异现象。爱因斯坦都无法解释的奇怪行为，正是量子物理学的魅力之处。(刘妍)  
　　相关报道：  
　　科学家欲借暗能量打造超光速飞船  
科学家欲将国际空间站建成量子通讯中心(图)  
美科学家揭开黑洞喷射接近光速粒子流之谜  
[http://tech.sina.com.cn/d/2008-08-15/07492393416.shtml][http_tech.sina.com.cn_d_2008-08-15_07492393416.shtml]  
【科学家欲将国际空间站建成量子通讯中心(图)\[20080613\]】  
[http://www.sina.com.cn][http_www.sina.com.cn] 2008年06月13日 07:29 新浪科技  
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国际空间站的新用途  
　　新浪科技讯 北京时间6月13日消息，据英国《新科学家》杂志报道，如果欧洲航天局在今年晚些时候接受科学家提议的实验，那么国际空间站不久即有可能成为安全使用量子纠缠(quantum entanglement)的信息中继站。另外，这项实验最终若获得成功，它将成为实现地球上任何两个点之间卫星通讯无限安全目标的重要一步。  
　　一种量子密码术将利用类似光子这样的粒子“被纠缠上”的方式，令其进入一种特殊的状态，在这种状态下，一个粒子特性的任何变化都会影响到别的粒子，甚至是很远地方的粒子。爱因斯坦将这一过程描述为“远处的怪异活动”。一旦纠缠光子被用于传递秘密通关用语，监控它们的量子伙伴便有可能立即知道是否有人试图截取这一信息。  
　　当前传输纠缠光子的距离记录为144公里，这也是加那利群岛和特内里费岛之间的距离。创造这一记录的团队由奥地利维也纳大学的安顿·泽林格(Anton Zeilinger)领导，该小组现在希望通过国际空间站携带量子信号的来源，将密码信息传递数千公里的范围，从而打破144公里的记录。  
　　他们的太空-QUEST(用以太空实验的量子纠缠)提议涉及，将一个装有紫外线激光器的装置绑在国际空间站欧洲“哥伦布”号科学实验舱外面。这个收发装置会生成一对对的纠缠光子，将一个传输至地面的两个接收站。泽林格说：“通过卫星，我们能将相隔数千英里的两个点连起来。最终，我们就能在世界任意两个点之间使用量子密码术。”  
　　通过检查两个光子的某些量子特性是否匹配，两个接收站就能认定是否有人试图截取他们的通讯信号。这一过程不会泄露任何信息的内容。泽林格在接受《新科学家》杂志采访时表示，他认为欧洲航天局会“坚决”支持太空- QUEST提议：“现在的问题是筹集建造收发装置的资金——这是个挑战。”  
　　收发装置必须满足太空旅行的严格标准——质量低于100公斤，峰值功耗为250瓦。泽林格乐观地认为，对太空技术和量子通讯感兴趣的企业将会伸出援助之手。(孝文)  
【太空绝密量子通信研究实现突破\[20080328\]】  
论文作者：Paolo Villoresi 期刊：《新物理学杂志》发布时间：2008-3-28 14:20:51  
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据《新科学家》杂志等媒体综合报道，一支意大利和奥地利科学家小组宣布，他们首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。这一突破标明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息，用于全球通信。此研究成果即将发表在《新物理学杂志》（New Journal of Physics）上。  
意大利帕多瓦大学的保罗·维罗来斯和恺莎尔·巴伯利领导此研究小组，成功地利用意大利名为马泰拉（Matera）激光测距天文台的1.5米望远镜向地球上空1500公里处的日本阿吉沙（Ajisai）人造卫星发射出光子并让此卫星将这些光子反弹回到了原始出发地。这标志着无法偷听的量子编码通信可望通过人造卫星来实现。此消息将会大受全球通信公司和银行的欢迎。  
去年6月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组在量子通信研究中通过创下了通信距离达144公里的最远纪录。而要达到更远的距离很难，因为大气容易干扰光子脆弱的量子状态。而巴伯利小组想出了解决办法，通过人造卫星来发送光子。由于大气随高度的增加而日趋稀薄，在卫星上旅行数千公里只相当于在地面上旅行8公里。  
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日本Ajisai 卫星有318面镜子  
为证实地面能观测到从轨道卫星上发送回来的光子，此研究小组从意大利马泰拉（Matera）激光测距天文台的望远镜向阿吉沙（Ajisai）人造卫星发射出一束普通的激光。阿吉沙（Ajisai）人造卫星由318面镜片组成，从精确的镜片上反弹回来的单批光子成功地回到了此天文台。  
参与此项研究的奥地利维也纳的量子光学和量子信息研究所著名量子物理学家安顿·宰林格（Anton Zeilinger）认为太空至地球的量子通信是一项可行技术。宰林格正在打造一个人造卫星，用于产生纠缠光子，接收信息并对信息编码，之后再将编码的信息反射回来，以建立全球量子通信网络。  
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意大利马泰拉（Matera）激光测距天文台  
量子通信是利用了光子等粒子的量子纠缠原理。量子信息学告诉人们，在微观世界里，不论两个粒子间距离多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象叫量子纠缠，这一现象被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。科学家认为，这是一种“神奇的力量”，可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。  
量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科，与目前成熟的通信技术相比，量子通信具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点。量子通信不仅在军事、国防等领域具有重要的作用，而且会极大地促进国民经济的发展。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会、国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究，欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究，研究项目多达12个。日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。（来源：搜狐科学 元元）  
（《新物理学杂志》（New Journal of Physics），arXiv:0803.1871v1 \[quant-ph\]，Paolo Villoresi, Cesare Barbieri）  
更多阅读（英文）《新物理学杂志》论文摘要  
[http://arxiv.org/abs/0803.1871][http_arxiv.org_abs_0803.1871]  
[http://www.mscience.org/htmlpaper/20083281617152031647.html][http_www.mscience.org_htmlpaper_20083281617152031647.html]  
【我国远距离量子通信研究取得重大突破\[20070112\]】  
2007年01月12日09:23 来源：新华网  
新华网北京１月１１日电（记者 李江涛）由清华大学、中国科技大学等单位组成的联合研究团队最近在远距离量子通信研究上取得重大突破，在国际上率先实现绝对安全距离大于１００公里的量子保密通信。  
我国科学家采用诱骗信号方法在国际上率先实现了以弱激光为光源、绝对安全距离大于１００公里的量子密钥分发。  
这是我国科学家继五光子纠缠态制备与操纵、自由空间量子纠缠分发以及复合体系量子态隐形传输等重要研究成果后，在量子通信实验领域取得的又一国际领先的研究成果。  
据介绍，由于量子加密术可以提供一种原理上绝对安全的通信手段，远距离量子保密通信在国防上具有重大应用价值。自上世纪９０年代以来，国内外众多研究小组开始致力于利用弱激光光源进行量子密钥分发的实验研究。目前，在弱激光光源条件上，已有多个实验报道了超过１００公里的量子密钥分发。但是，由于存在光子数分离攻击，即使在最理想的条件下，所有这些实验实现的最大安全距离都无法超过２０公里。因而，以往所谓远距离量子密钥分发的实验结果原则上都有安全漏洞。  
２００５年初，由潘建伟、王向斌、杨涛、彭承志和马怀新等人组成的联合研究小组开始利用诱骗信号方法进行远距离量子密钥分发的研究。经过近两年的联合攻关，２００６年夏，他们在国际上率先取得并宣布距离大于１００公里的实验结果。随后，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室，欧洲慕尼黑大学——维也纳大学联合研究小组也相继独立获得了采用诱骗信号方法进行量子密钥分发的实验结果。上述三个实验结果已同时发表在２００７年１月５日出版的重要物理学国际期刊《物理评论快报》上。清华大学物理系彭承志博士是清华、中国科技大联合研究组论文的第一作者。  
[http://it.sohu.com/20070112/n247569518.shtml][http_it.sohu.com_20070112_n247569518.shtml]  
【首次实现五光子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传输\[2004\]】  
五光子量子纠缠实验装置  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 24]][QIT - fzfjhx - 24]  
在多粒子纠缠操纵领域开展了系统的研究，所发展的多光子纠缠技术对量子基本问题和光学量子信息处理等研究具有基础性意义，在国际上首次实现五光子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传输。“五光子纠缠”被欧洲物理学会评为“04年度物理学十大进展”，被美国物理学会评为“04年度物理学重大事件”，被美国《科技研究新闻》杂志评为“04年度科技十大进展”。  
主办单位：科技部基础研究司  
科技部基础研究管理中心  
[http://www.973.gov.cn/TenYear/cgz/xx/xxly\_wgz.html][http_www.973.gov.cn_TenYear_cgz_xx_xxly_wgz.html]  
【中国科学家量子信息研究获重大突破\[20030522\]】  
(2003年05月22日 20:03)  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 25]][QIT - fzfjhx - 25]  
中国科技大学教授潘建伟博士在奥地利维也纳多瑙河畔的实验站演示量子纠缠态远距离分送。  
　　大洋网讯　在奥地利维也纳大学从事合作研究的中国科技大学教授潘建伟博士及其同事，最近在量子纠缠态纯化的实验研究中取得了突破性进展。英国《自然》杂志２２日以封面文章的形式发表了题为《任意纠缠态纯化的实验研究》的论文，潘建伟是第一作者。  
　　为了进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输，人们需要事先让距离遥远的两地共同拥有最大量子纠缠态 。然而，由于存在种种不可避免的环境噪声，量子纠缠态的品质会随着传送距离的增加而变得越来越差，这导致量子通信手段目前只能应用在短距离上。此外，量子纠缠态的纯化在可容错的量子计算中也有着极为重要的作用。因此，如何提纯高品质的量子纠缠态是当今量子通信研究领域最重要的研究课题之一。  
　　２００１年春，潘建伟教授与其合作者曾意外发现了利用现有技术在实验上可行的量子纠缠态纯化的理论方案，并于当年４月２８日在《自然》杂志上发表。经过两年的艰苦努力，潘建伟和同事们最近终于在实验上成功地实现了高精度的纠缠态纯化。这项研究成果不仅从根本上解决了目前在远距离量子通信中由退相干效应带来的困难，而且也将极大地推动可容错量子计算的实验研究。  
　　《自然》杂志审稿人称赞潘建伟等人的论文“构成了量子信息实验领域一个非常重要的进展”，“首次令人信服地在实验上证明了量子信息处理中任意未知的退相干效应是可以被克服的”。为体现对这项研究的重视，《自然》杂志同时以封面及新闻与评论的形式报道了这项研究成果，而全世界每年只有大约３至４篇重要的物理学论文被《自然》杂志以封面形式发表。  
　　今年４３岁的潘建伟１９９２年毕业于中国科技大学近代物理系，１９９９年获维也纳大学哲学博士学位。他在量子物理学及量子信息学实验领域取得了一系列世界瞩目的研究成果。１９９９年，潘建伟关于量子态隐形传输实验实现的论文同伦琴发现Ｘ射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被《自然》杂志评为“百年物理学２１篇经典论文”。这一重要事件当年年底又被中国科技部评为“１９９９年度中国基础科学十大新闻”。（新华社　记者林川）  
英国出版的国际最权威的学术期刊《自然》杂志以封面形式报道了中国科技大学教授潘建伟博士最近在量子领域的突破性进展.  
[http://gzdaily.dayoo.com/gb/content/2003-05/22/content\_1077548.htm][http_gzdaily.dayoo.com_gb_content_2003-05_22_content_1077548.htm]  
【潘建伟教授在量子信息领域取得重大成就\[20030522\]】  
2003-5-23 点击数 : 19525  
摘要:英国《自然》杂志２２日以封面文章的形式发表了题为《任意纠缠态纯化的实验研究》的论文，潘建伟是第一作者。  
　　新华网维也纳５月２２日电（记者林川）在奥地利维也纳大学从事合作研究的中国科技大学教授潘建伟博士及其同事，最近在量子纠缠态纯化的实验研究中取得了突破性进展。英国《自然》杂志２２日以封面文章的形式发表了题为《任意纠缠态纯化的实验研究》的论文，潘建伟是第一作者。  
　　为了进行远距离的量子密码通信或量子态隐形传输，人们需要事先让距离遥远的两地共同拥有最大量子纠缠态。然而，由于存在种种不可避免的环境噪声，量子纠缠态的品质会随着传送距离的增加而变得越来越差，这导致量子通信手段目前只能应用在短距离上。此外，量子纠缠态的纯化在可容错的量子计算中也有着极为重要的作用。因此，如何提纯高品质的量子纠缠态是当今量子通信研究领域最重要的研究课题之一。  
　　２００１年春，潘建伟教授与其合作者曾意外发现了利用现有技术在实验上可行的量子纠缠态纯化的理论方案，并于当年４月２８日在《自然》杂志上发表。经过两年的艰苦努力，潘建伟和同事们最近终于在实验上成功地实现了高精度的纠缠态纯化。这项研究成果不仅从根本上解决了目前在远距离量子通信中由退相干效应带来的困难，而且也将极大地推动可容错量子计算的实验研究。  
　　《自然》杂志审稿人称赞潘建伟等人的论文“构成了量子信息实验领域一个非常重要的进展”，“首次令人信服地在实验上证明了量子信息处理中任意未知的退相干效应是可以被克服的”。为体现对这项研究的重视，《自然》杂志同时以封面及新闻与评论的形式报道了这项研成果，而全世界每年只有大约３至４篇重要的物理学论文被《自然》杂志以封面形式发表。  
潘建伟生于１９６９年３月，１９８７年从浙江省东阳中学以优异的成绩考入中国科技大学近代物理系，１９９２年考取张永德教授的研究生，１９９５年获中国科技大学硕士学位，１９９９年获维也纳大学哲学博士学位。目前是中国科技大学近代物理系的教授，并且是教育部“长江学者”和中科院“百人计划”项目获得者。他在量子物理学及量子信息学实验领域取得了一系列世界瞩目的研究成果，１９９９年，他与荷兰博士波密斯特尔等合作，在国际上首次成功地实现了未知量子态的远程输送，该研究成果发表在权威学术期刊《自然》杂志上。他的论文同伦琴发现Ｘ射线、爱因斯坦建立相对论等影响世界的重大研究成果一起被《自然》杂志评为“百年物理学２１篇经典论文”。这一重要事件当年又被中国科技部评为“１９９９年度中国基础科学十大新闻”。  
[lixy@ustc.edu.cn][lixy_ustc.edu.cn] 中国科学技术大学理学院  
[http://lixy.ustc.edu.cn/detail.php?siteid=996&tplset=schoolc1&postid=5945][http_lixy.ustc.edu.cn_detail.php_siteid_996_tplset_schoolc1_postid_5945]  
【A light touch: Purifying entangled photons】  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 26]][QIT - fzfjhx - 26]  
(Cover art & photography, Felice Frankel & Robin Riegler)  
On the cover, the set up used to obtain the first ever experimental verification of purification of entangled quantum states. If quantum communication is to become a practical proposition — quantum cryptography and teleportation for instance — it will be necessary to distribute entangled states between distant locations. Because of unavoidable noise, entanglement between two particles becomes more and more degraded the further they propagate. Using linear optics the experiment extracts a photon pair with a 'fidelity' of 92% from two pairs, each of 75% fidelity. Entanglement purification also increases the quality of logic operations between independent qubits and will thus be very significant in fault tolerant quantum computation.  
Experimental entanglement purification of arbitrary unknown states  
JIAN-WEI PAN, SARA GASPARONI, RUPERT URSIN, GREGOR WEIHS & ANTON ZEILINGER  
Nature 423, 417–422 (2003); doi:10.1038/nature01623  
[http://www.nature.com/nature/links/030522/030522-1.html][http_www.nature.com_nature_links_030522_030522-1.html]  
【Experimental entanglement purification of arbitrary unknown states\[20030522\]】  
Jian-Wei Pan, Sara Gasparoni, Rupert Ursin, Gregor Weihs & Anton Zeilinger  
Institut für Experimentalphysik, Universität Wien, Boltzmanngasse 5, 1090 Wien, Austria  
Correspondence to: Jian-Wei PanAnton Zeilinger Correspondence and requests for materials should be addressed to J.-W. P. (Email: [pan@ap.univie.ac.at][pan_ap.univie.ac.at]) or A.Z. (Email: [zeilinger-office@exp.univie.ac.at][zeilinger-office_exp.univie.ac.at]).  
Distribution of entangled states between distant locations is essential for quantum communication1, 2, 3 over large distances. But owing to unavoidable decoherence in the quantum communication channel, the quality of entangled states generally decreases exponentially with the channel length. Entanglement purification4, 5-a way to extract a subset of states of high entanglement and high purity from a large set of less entangled states-is thus needed to overcome decoherence. Besides its important application in quantum communication, entanglement purification also plays a crucial role in error correction for quantum computation, because it can significantly increase the quality of logic operations between different qubits6. Here we demonstrate entanglement purification for general mixed states of polarization-entangled photons using only linear optics7. Typically, one photon pair of fidelity 92% could be obtained from two pairs, each of fidelity 75%. In our experiments, decoherence is overcome to the extent that the technique would achieve tolerable error rates for quantum repeaters in long-distance quantum communication8. Our results also imply that the requirement of high-accuracy logic operations in fault-tolerant quantum computation can be considerably relaxed6.  
[http://www.nature.com/nature/journal/v423/n6938/full/nature01623.html][http_www.nature.com_nature_journal_v423_n6938_full_nature01623.html]  
Letters to Nature  
Nature 423, 417-422 (22 May 2003) | doi:10.1038/nature01623; Received 17 January 2003; Accepted 31 March 2003  
Volume 423 Number 6938 pp367-464  
【合肥微尺度物质科学国家实验室】  
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[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 28]][QIT - fzfjhx - 28]  
合肥微尺度物质科学国家实验室是科技部2003年11月批准筹建的五个国家实验室之一。实验室“建设计划任务书”于2004年11月通过了科技部组织的海内外专家的论证。  
合肥微尺度物质科学国家实验室是在长期坚持学科交叉与融合的基础上，通过对相关重点实验室资源的优化整合，逐步形成的一个以多学科综合为特点、以国家重大战略需求和交叉前沿领域为导向的新型实验室，其学科领域涉及物理、化学、材料、生物和信息，实现了五大一级学科之间大跨度的整合。  
实验室现设有7个研究部和1个公共技术部。凝聚了一支以具备多学科背景的杰出人才为学科带头人、以优秀青年人才为主体的研究队伍和一支高水平的技术支撑队伍。90余位研究人员中，包括7位院士，10名“长江学者”特聘教授，24位国家杰出青年获得者，32位百人计划入选者，5个国家自然科学基金委创新研究群体和4个教育部创新团队。  
公共技术部是实验室的技术支持体系，为多学科交叉提供支撑，为加强技术体系的共建、共享，鼓励技术人员开展实验技术与实验方法的创新和先进仪器设备的研制提供了条件，为取得更多原创性科研成果提供必要的技术保障。公共技术部现有理化分析实验室、生物技术实验室、低温强磁场实验室和正在筹建的微纳加工实验室。公共技术部的建立，实现了装备资源的合理配置和使用，大型公共仪器设备统一规划、集中购置和管理，并对国内外开放。  
◇ 2000年，学校利用“211工程”建设和“知识创新工程”的机遇，组建了一支物理和化学交叉、理论和实验相结合的研究队伍，形成了纳米材料与纳米化学、单分子物理与化学和量子信息等交叉领域，并在这些领域取得重要进展，迅速进入国内领先、国际先进行列，取得了若干具有世界先进水平、在国内外学术界有影响的标志性创新成果，受到 “211工程”“九五”期间建设项目验收专家组的高度评价。  
◇ 2001年9月，学校和相关学科学术带头人就建设跨学科的高水平基地达成共识，对相关重点实验室进行整合，筹建“综合性国家实验室”。在侯建国副校长的主持下，提交了“国家实验室建设申请报告”第一稿，实验室筹建列入“知识创新工程”二期规划和“教育振兴行动计划”建设规划。  
◇ 2001年10月，国家实验室园区动工建设。  
◇ 2001年10月，学校成立了国家实验室建设领导小组，朱清时校长任组长。经反复讨论、修改，完成了“国家实验室建设申请报告”第二稿和第三稿。  
◇ 2001年11月17日，原科技部基础研究司邵立勤副司长和彭以祺处长来我校考察科研基地建设工作。听取了侯建国副校长关于学校对相关重点实验室进行交叉整合升级的思路汇报。邵立勤副司长对我校将三个中科院重点实验室和一个校级实验室进行交叉整合的思路给予充分肯定，并提出了指导性的意见。  
◇ 2002年5月，经科技部、中国科学院和学校相关领导和专家的多次研讨，实验室正式定名为“合肥微尺度物质科学国家实验室”。  
◇ 2002年5月23日，科技部程津培副部长一行来我校调研指导工作，听取了关于“合肥微尺度物质科学国家实验室”筹建工作的汇报。程津培副部长对我校的科研实力及取得的研究成果，特别是对我校充分发挥多学科交叉和综合优势，积极筹建“合肥微尺度物质科学国家实验室”给予高度评价和充分肯定。  
◇ 2002年6月17日，在中科院综合计划局的指导下完成“国家实验室建设申请报告”正式稿，并报中国科学院和国家科技部。  
◇ 2002年8月，为加快建设进程，学校成立了国家实验室建设工作小组，侯建国副校长任组长。  
◇ 2002年10月，国家实验室在校内投入试运行。  
◇ 2003年5月，国家实验室园区建成。  
◇ 2003年5月28日，全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥视察了合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）。  
◇ 2003年9月3日，科技部副部长程津培、科技部基础司司长张先恩、基础建设处处长叶玉江、安徽省科技厅厅长唐承沛等一行来我校检查指导工作。程津培副部长一行考察了合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）并听取了实验室工作进展的汇报。程津培副部长对我校在筹备国家实验室期间所取得的成果表示赞赏。认为科大有实力、有能力做得更好，他希望我校继续保持科研团队的活力，争取有一些学科率先在国际上达到并保持一流。  
◇ 2003年9月19日，中国科学院综合计划局李志刚局长一行考察了我校合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）建设运行情况，希望该实验室能够加快建设进程，早日通过论证。  
◇ 根据国家科技部（国科发基字\[2003\]389号）的通知，合肥微尺度物质科学国家实验室于2003年11月25日正式开始筹建。  
◇ 2004年4月9日，教育部部长周济来我校视察指导工作。考察了合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）。  
◇ 2004年6月19日，合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）第一届理事会成立暨第一次理事会议在中国科学技术大学举行。会议由中国科技大学校长、国家实验室理事会理事长朱清时院士主持。会议讨论并通过了合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）理事会工作条例和实验室主任及常务副主任的建议人选，并充分肯定了实验室筹建以来在多学科方面的大跨度交叉以及所取得的一系列创新成果。  
◇ 2004年6月24日，安徽省副省长田唯谦一行对合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）进行了考察和调研。田唯谦副省长还就安徽省支持合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）建设有关工作做了安排。  
◇ 2004年8月2日，中国科学院正式聘任唐叔贤院士为合肥微尺度物质科学国家实验室主任，侯建国院士为常务副主任。  
◇ 2004年11月3日，合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）建设计划通过专家论证。  
电话：+86-551-3607860 传真：+86-551-3606266 地址：安徽省合肥市金寨路96号  
Copyright 2003 - 2009 合肥微尺度物质科学国家实验室 All Rights Reserved  
[http://www.hfnl.ustc.edu.cn/][http_www.hfnl.ustc.edu.cn]  
【量子物理与量子信息研究部】  
QPQI Division, Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale,  
University of Science and Technology of China, Copyright © QPQI 2006  
[http://quantum.ustc.edu.cn/][http_quantum.ustc.edu.cn]  
\[Nuclear Magnet Resonance\]  
Most physical realisations of quantum computers that have been suggested to date cannot be realised with current technology. The major exception is nulcear magnetic resonance. We use liquid-state NMR to implement various quantum algorithms and to simulate quantum systems on an NMR quantum computer. This system allows very precise control of the evolution of the quantum system and a large amount of fleibility in choosing the quantum system that is best suited for a given task. In addition, we also use solid-state nuclear magnetic resonance. The dipolar couplings that are present in these systems allow one to combine many spins in such a way that they can be used as model quantum register with several thousand qubits.  
\[Quantum Adiabatic Algorithm for Factorization and Its Experimental Implementation\]  
Xinhua Peng, Zeyang Liao, Nanyang Xu, Gan Qin, Xianyi Zhou, Dieter Suter, and Jiangfeng Du  
Phys. Rev. Lett. 101, 220405 (2008)  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 29]][QIT - fzfjhx - 29]  
We propose an adiabatic quantum algorithm capable of factorizing numbers, using fewer qubits than Shor’s algorithm. We implement the algorithm in a NMR quantum information processor and experimentally factorize the number 21. In the range that our classical computer could simulate, the quantum adiabatic algorithm works well, providing evidence that the running time of this algorithm scales polynomially with the problem size.  
[http://quantum.ustc.edu.cn/research/NMR.html][http_quantum.ustc.edu.cn_research_NMR.html]  
【中国科学院量子信息重点实验室】  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 30]][QIT - fzfjhx - 30]

[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 31]][QIT - fzfjhx - 31]  
“2009量子输运与量子计算前沿国际会议”成功举办  
9月5日至7日，由我实验室主办的“2009量子输运与量子计算前沿国际会议”在黄山成功举办，近百名国内外来宾参加，其中有诺贝尔物理奖得主崔琦先生。量子信息重点实验室主任郭光灿院士和我校长江讲座教授、美国加州大学洛杉机分校姜弘文教授任大会主席。  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 32]][QIT - fzfjhx - 32]  
我实验室成功举办“2009量子输运与量子计算前沿国际会议”\[2009-09-28\]  
9月5日至7日，由中国科学院量子信息重点实验室主办的“2009量子输运与量子计算前沿国际会议”在黄山成功举办，近百名国内外来宾参加，其中有诺贝尔物理奖得主崔琦先生在内的海外著名专家学者10人，国内著名专家有郭光灿院士、于禄院士、中国科学院物理所吕力教授、北京大学俞大鹏教授等数十人，量子信息重点实验室主任郭光灿院士和我校长江讲座教授、美国加州大学洛杉机分校姜弘文教授任大会主席，崔琦先生致开幕词。  
量子信息是本世纪初蓬勃兴起的量子物理与信息科学相结合的交叉学科，在通信、计算、密码等领域具有巨大的应用前景，受到了各国科学家与研究机构的密切关注。其中固态系统特别是各种半导体纳米结构中的量子输运与量子计算逐渐成为量子调控科学的前沿和战略方向，这已经是各国科学家和政府决策部门的共识，我国也已经将之列为国家中长期科学技术发展规划的四项重大研究计划之一。  
此次会议旨在邀请国际著名专家介绍最新的发展趋势，促进国内外同行的交流与合作，进一步推动我国量子输运与量子计算科学的发展。在为期3天的会议中，美国科学院院士、加州理工学院J. Eisenstein教授，美国德州大学A. MacDonald教授，东京大学S. Tarucha教授等世界著名科学家做了大会邀请报告，涵盖了当前量子输运与量子计算领域的前沿和热点，包括量子信息重点实验室郭国平副教授在内近三十场报告精彩纷呈，它们内容丰富，题材广泛，引起了与会者的强烈兴趣和热烈讨论。与会学者们纷纷表示这是一次精彩的、令人难忘的高水平国际会议。  
此次会议得到了中国科学院、国家自然科学基金委和学校的大力支持。  
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量子信息是20世纪末期新生的交叉学科，它为信息科学和技术的持续发展开辟了新的原理和方法，将在新世纪中发挥重要作用。我们实验室是中科院为推动量子信息在我国的发展而创建的。  
本实验室的前身是一九八三年郭光灿院士回国后组建的量子光学研究组。上世纪八○年代主要从事量子光学领域的基础理论研究，在光场压缩态等非经典效应 方面做出了一系列重要研究成果，自一九八四年起在国内率先开设《量子光学》研究生课程，一九九○年由高等教育出版社出版《量子光学》著作。  
九○年代初期当量子信息学科在国际上悄然出现时，本实验室在国内率先投入到这个新兴交叉学科领域的基础理论研究，先后提出“量子避错编码原理”和“量子概率克隆原理”等，受到国际学术界的高度评价。  
一九九九年，在中国科学院的支持下，成立“中国科学技术大学量子通信与量子计算开放实验室”(Laboratory of Quantum Communication and Quantum Computation, 简称LQCC)。二○○一年中国科学院正式批准为中科院重点实验室(中国科学院科发计字［2001］477号文件)，全称为“中国科学院中国科学技术大学 量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。二○○五年中科院下文(中国科学院科发计字［2005］65号文件)更名为“中国科学院量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。  
二○○一年，郭光灿教授作为首席科学家承担科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”，来自国内十多个重要研究所和著名大学的五十余位科学家协作参加该项目的研究；  
二○○二年经由国家基金委批准为“创新研究群体”；  
二○○三年本实验室的“量子信息技术的基础研究”项目荣获国家自然科学二等奖，同年郭光灿教授当选中国科学院院士，并荣获“何梁何利”奖。  
二○○四年经由中科院批准进入“中国科学院创新团队国际合作伙伴计划”，引进七位海外知名学者加盟本实验室的创新团队。  
二○○六年郭光灿院士作为首席科学家承担科技部重大科学研究计划“量子调控”项目“量子通信与量子计算的物理实现”。  
本实验室目前有研究人员15人，管理人员2人，其中高级职称10人，博士10人。  
实验室的总体目标是：充分发挥多学科交叉协作的优势，理论研究与实验研究相结合，基础研究与应用研究相结合，科学研究与人才培养相结合，在量子光学和量子信息领域不断做出国际水平的成果，培养和造就年轻的学术带头人，建成我国量子信息科学的创新研究基地。  
实验室的长远目标是研制成功量子计算机和实用的量子通信系统。  
Copyright©2008 All Rights Reserved [lqcc@ustc.edu.cn][lqcc_ustc.edu.cn]  
[http://lqcc.ustc.edu.cn/][http_lqcc.ustc.edu.cn]  
【腔量子电动力学(C-QED)】  
在量子信息处理的各种方案中，C-QED方案是研究得比较早、发展得比较快，并且被认为是最有前途的方案之一。腔QED是原子物理与量子光学的交叉领域。其主要思想是将俘获的原子约束在高品质腔中，把量子信息储存在原子能态上，利用光腔进行量子门操作和量子信息的传输，因此，可以利用腔QED方案进行原子多体纠缠态的制备、量子态克隆、量子门操作、以及小规模的量子计算等量子信息处理。  
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【线性光学量子信息处理】  
随着光学器件的飞速发展，光子或单光子作为量子信息的载体具有出错率小、飞行距离远等诸多优点。基于线性光学的量子信息处理也是比较活跃的研究课题。  
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Copyright © 2008 量子信息重点实验室  
[http://lqcc.ustc.edu.cn/news/path/xbzou/yjfx.html][http_lqcc.ustc.edu.cn_news_path_xbzou_yjfx.html]  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 36]][QIT - fzfjhx - 36]  
【量子信息物理原理】  
作者：张永德  
出版：科学出版社  
日期：2006年1月第1版  
ISBN：7-03-016368-0  
简介  
本书系统介绍了量子信息论的物理原理。全书内容包括量子测量问题、双态系统、量子纠缠分析、Bell型空间非定域性及分析、退相干分析、纯化与相干性恢复、不可克隆定理与量子Zeno效应、量子态超空间转移、量子门与简单量子网络、量子算法、量子误差纠正与保真度、量子信息论等。共计13等。重点在于阐述物理原理。每章后均附有相关文献和习题。为自学和教学方便，全部习题均给出了详细解答。 本书既可以作为教学用书，也可作为自学和科研参考用书，适用于物理学科及电子信息学科领域的相关教师、科研人员、研究生和本科生。  
前言  
量子信息论在科学方面有着深远的影响，改造量子力学基础，加速变革时空观，加深对定域因果律的看法。量子信息论在技术方面也有着重大影响，因为它的发展前景是量子信息技术(QIT)产业，它是更新换代目前庞大IT产业的婴儿，是推动IT产业更新换代的动力，指引IT技术彻底变革的方向。  
目录  
第一章 量子测量及相关问题  
第二章 量子双态体系  
第三章 量子纠缠、混态与量子系统  
第四章 量子纠缠分析与判断  
第五章 量子纠缠与Bell型空间非定域性  
第六章 开放系统演化与退相干  
第七章 混态纯化与相干性的恢复  
第八章 量子态的非克隆定理与量子Zeno效应  
第九章 量子态的超空间转移  
第十章 量子门与简单量子网络  
第十一章 量子算法  
第十二章 量子误差纠正与保真度计算  
第十三章 量子信息论  
附录A 量子变换理论简介  
附录B 与量子光场耦合的双态体系一般动力学——Raman散射腔QED和广义Jaynes-Cummings模型的普遍理论  
附录C 一份《量子信息物理原理》参考试卷  
习题解答  
索引  
[http://www.amazon.cn/mn/detailmore?showtype=3700&prodid=zjbk237109][http_www.amazon.cn_mn_detailmore_showtype_3700_prodid_zjbk237109]\#  
【张永德教授专著《量子信息物理原理》出版】  
张永德教授又一本专著《量子信息物理原理》，近日由科学出版社出版发行。  
本书系统介绍了量子信息论的物理原理，内容包括量子测量问题、双态系统、量子纠缠与量子分析、Bell型空间非定域性、退相干分析、纯化与相关性恢复、不可克隆定理与量子Zeno效应、量子态超空间转移、量子门与简单量子网络、量子算法、量子误差纠正与保真度、量子信息论等内容，约47万字。  
这部著作是作者基于1998-2000年期间在我校的三次讲稿，经过多次外地讲学修正，殚心竭力定稿而成。内容丰富、系统，由基础出发直至当今研究前沿，相信发行后会成为量子物理和量子信息研究领域的一本重要的学习、科研参考书。  
（近代物理系，2005.12.28）  
[![QIT - fzfjhx - 福州福建海西的博客][QIT - fzfjhx - 37]][QIT - fzfjhx - 37]  
|基础等离子体物理重点实验室 |等离子体专业 |原子分子物理实验室 |非线性等离子体实验室|  
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©COPYRIGHT 2004 中国科学技术大学 近代物理系  
[http://mphy.ustc.edu.cn/news.php?id=447][http_mphy.ustc.edu.cn_news.php_id_447]  
【张永德教授 博士生导师】  
Professional Experience  
1959.7 graduated from Department of Atomic Energy, Peking University, P.R.China  
1959.8 - 1981.11 employed in the Ministry of Nuclear Industry of P.R.China  
1981.11- employed in USTC  
1983.10 associate professor of theoretical physics, USTC  
1986.12-1987.04 visiting scholar of ICTP, Trieste/Italy ; visiting scholar of Atominstitut der Osterreichischen Universitaten,Wien/Austria  
1987.10 full professor of theoretical physics, USTC  
1988- professor (part-time) of the Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences,  
1992-1998.5 Vice-president, the Quantum Mechanics Research Society of all-China Universities and Colleges  
1992.12-1993.06 guest professor of Atominstitut der Osterreichischen Universitaten, Wien/Austria; visiting professor of Institute of Experimental Physics, Innsbruck University, Innsbruck/Austria; visiting professor of CERN, Geneva / Switzerland  
1995.06-1995.08 guest professor of Atominstitut der Osterreichischen Universitaten, Wien/Austria  
1995.10-1995.12 visiting professor of City University of Hong Kong  
1995.12- advisor for Ph.D.  
1997.4- corresponding member of Austrian Academy of Sciences  
1997.7-1997.9 guest professor of Atominstitut der Osterreichischen Universitaten, Wien/Austria; visiting professor of Institute of Experimental Physics, Innsbruck University, Innsbruck/Austria  
1998.5- President, the Quantum Mechanics Research Society of all-China Universities and Colleges.  
2000.12-2000.12 visiting professor of Waseda University, Tokyo/Japan.  
2003.4- professor(part-time) of Dept. of Phys., Qinghua University(Beijing)  
Teaching Experiences  
Quantum Mechanics（量子力学，80学时）  
Advanced Quantum Theory（高等量子理论，100学时）  
Quantum Theory of Multi-Channel Scattering（多道散射量子理论，40学时）  
Special Topics of Quantum Mechanics（量子力学专题，80学时）  
Quantum Field Theory（量子场论——上、下，160学时）  
Special Topics of Quantum Field Theory（量子场论专题，80学时）  
Introduction to Quantum Information Theory（量子信息论导论，80学时）  
Optics（光学，80学时）  
Research Fields  
Modern Quantum Theory and Its Applications;  
Mathematical Physics in Modern Quantum Field Theory.  
Main Awards  
1984 Honor prize of the Ministry of Nuclear Industry, P. R. China  
1985 the excellent teacher, USTC  
1986 the excellent teacher, USTC  
1988 the first-grade prize for education, Anhui province  
1992— special subsistence allowance , the State Council of P.R.China  
1996 the excellent supervisor, Chinese Academy of Sciences  
1998 the education prize of Baoshan Iron & Steel Corporation  
1996—2001 many times of the first-grade prize for teaching-research papers and textbooks from various organizations and associations  
2002— the award of outstanding contribution to Dept. of Mod. Phys., USTC  
Society Positions  
1.President, the Quantum Mechanics Research Society of all-china universities and colleges；  
2.Corresponding Member of Austrian Academy of Sciences；  
3.Professor (part-time) ：  
Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences；  
Dept. of Phys., Qinghua University(beijing) ; et.al.  
联系方式  
电子邮箱 : [ydzhang@ustc.edu.cn][ydzhang_ustc.edu.cn]  
工作电话 : 3601211(h)  
通信地址 : Department of Modern Physics, University of Science & Technology of China(USTC), Hefei, P.R.China  
【量子信息物理原理 张永德 CSDN 下载频道】  
量子信息物理原理 张永德  
资源大小： 8.32MB  
资源类型： image/x.djvu  
发布人： jjchou  
发布日期： 2周前  
资源分： 2  
下载人数： 2  
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【量子信息技术】  
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QIT0310255.ppt

文章转自：[http://fzfjhx.blog.163.com/blog/static/1217326572010355512957/][http_fzfjhx.blog.163.com_blog_static_1217326572010355512957]

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