量子信息

摘要： 王一钧:王院士,您好!近期,您主持设计的中科院量子信息与量子科技创新研究院办公楼已竣工,您能为我们解读一下这栋科研建筑的设计理念吗?王建国:几年前,国家在全国布局了几个大科学研究中心,拥有中国科技大学的合肥市争取到了其中一个。中科院量子信息与量子科技创新研究院便是合肥综合性国家科学中心的一个重要组成部分。这栋建筑的使用方是潘建伟院士团队等。

摘要： 无科技、不金融,科技兴、金融兴。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要指出,要在量子信息等领域实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。人民银行发布的《金融科技发展规划(2022-2025年)》也明确提出,探索运用量子技术突破现有算力约束、算法瓶颈,提升金融服务并发处理能力和智能运算效率,节省能源消耗和设备空间,逐步培育一批有价值、可落地的金融应用场景。

摘要： 量子信息技术飞速发展,逐渐成为目前最炙手可热的新兴技术之一。由于量子计算的超高速并行计算能力,通用量子计算机一旦问世,未来计算机性能将有质的飞跃,当前最优秀的公钥算法RSA加密算法也将不再难以破解。国内外各大科技公司正争相进行量子计算机的研发工作,多国政府也在积极发展量子教育和量子技术产业。随之,相关领域的人才缺口问题日渐突出,再加上量子信息作为交叉学科带来的学习困难,其教育工作也成为各高校、政府和企业热切关注的问题。为支持量子信息教学工作的发展,针对目前国内外量子信息学科的课堂教学改革方案,基于仿真平台、在线教程、教学游戏等教学辅助工具的教学方法进行了调查和研究,并对当前和未来的工作进行了总结和展望。

摘要： 2021年10月,美国国家科学技术委员会下属量子科学经济与安全影响小组发布《国际人才在量子信息科学中的作用》,指出美国在该领域存在人才缺口,应在构建开放创新的科研生态和维护国家安全之间寻求平衡。报告建议联邦机构制定量子信息科技人才发展战略规划,制定协调、全面的技术保护计划,与国际伙伴合作构建一个积极且安全的国际量子信息科研生态系统。量子信息科技是对经济和安全有重要意义的关键新兴技术。谁能领导量子信息科技的发展,谁就有机会在经济和国家安全方面获得竞争优势。

摘要： 信息安全是国家核心竞争力的重要组成部分,量子密钥分发(QKD)利用量子力学基本原理对信息实现计算复杂度无关的安全加密,是下一代信息安全技术的重要选项。经过三十多年的发展,以结合诱骗态的BB84协议为代表的QKD方案已经非常成熟,并逐渐开始了规模化部署。持续探索基础方案和核心技术是推动QKD发展的基础动力。在单回合通信中,基于高维量子态编码的高维QKD(HD-QKD)技术具有更高的信息承载效率和更强的抗噪声能力,因而具有重要的发展和应用潜力,已成为当前QKD领域的重要研究方向之一。光子的轨道角动量(OAM)自由度原则上具有无穷维希尔伯特空间,是实现HD-QKD的重要物理资源。重点回顾了基于OAM光子态的HD-QKD的发展历程,梳理并讨论了该研究方向的主要技术成果和面临的关键技术问题,并展望其未来发展趋势。

摘要： 史保森,中国科学技术大学物理学院二级教授,中国光学学会光量子科学与技术专委会委员。曾入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”,获得国家基金委杰出青年基金支持。从事量子信息、非线性光学、集成光学及量子光学的理论和实验研究,近年来在Nat.Photon.,Nat.Commun.,PRL/X等著名学术刊物以第一/通信作者发表论文100余篇。获中国光学学会光学科技奖一等奖(排名第一)和安徽省自然科学一等奖(排名第一)及2014、2016和2018年中科院优秀导师奖。

摘要： 光子既是经典信息也是量子信息的理想载体。单个光子不仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。自旋角动量的研究历史比较悠久,早在1909年, Poynting就将宏观上光波的圆偏振态和微观上单个光子的自旋角动量联系起来。但直到1992年,荷兰Leidon大学的Allen等才在理论上确认光子也可以携带另外一种形式的角动量――轨道角动量,它来源于光波的螺旋相位。

摘要： Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉是光子的一种非经典效应,在量子光学中起到重要作用.偏硼酸钡(β-barium borate,BBO)具有较高的非线性效率,常被用来产生双光子态,进而展示HOM干涉.然而,在以前的实验中,人们往往使用带通滤光片对双光子的频谱进行过滤,所得光谱由带通滤光片直接决定,而对BBO晶体自身的原始光谱,特别是泵浦光强聚焦下的原始光谱,缺乏系统性研究.本文对泵浦光强聚焦条件下BBO晶体产生的双光子纠缠态光谱分布和HOM干涉进行了深入研究.理论计算发现,使用50 mm透镜聚焦的情况和无聚焦情况相比,下转换光的光谱宽度会增加7.4倍,HOM干涉条纹的宽度会减少为无聚焦情况的1/8,干涉条纹可见度会从53.0%提高到98.7%.实验上使用II型BBO晶体制备了能量-时间纠缠态,并进行了HOM干涉,获得了(86.6±1.0)%的干涉可见度.干涉可见度极大提高的原因在于强聚焦改善了光谱的对称性.此外,本文提出的不同入射角获得不同光谱分布的技术方案有望在未来应用于高维量子纠缠态的制备.

摘要： 李树深,男,汉族,河北人,中国科学院半导体研究所研究员、博士生导师,中国科学院院士、发展中国家科学院院士,半导体器件物理专家,中国科学院副院长,兼中国科学院大学党委书记。李树深院士的主要研究方向包括:低维半导体物理及品件、光电子器件性能预测、固态量子信息。

摘要： 研究Deutsch问题的关键在于构建Oracle电路和综合Deutsch电路。利用Google推出的Cirq框架,首次提出了一个针对n比特Deutsch-Jozsa算法的电路综合算法。该算法根据输入的量子线数n,随机生成f(x)集合,从而构建Deutsch电路并对其进行模拟。其中,生成的f(x)集合是常数函数或者平衡函数的概率是相等的。在此基础上对综合算法进行了优化,优化后的算法既减少了门的总数量和层数,也简化了电路的结构,电路模拟的速度较优化前成倍数地加快,当n=15时,优化后的模拟所需时间仅是优化前的1/6。

摘要： 量子信息不同于经典信息.量子信息可分为本体论量子信息与认识论量子信息.本体论量子信息是微观事物的状态与关联方式的自我显现.认识论量子信息是微观事物的状态与关联方式对认识主体的显现.从经典信息与量子信息的涵义来看,信息可以统一定义为:信息就是事物的状态与关联方式的显现."事物"可以分为宏观事物和微观事物,"显现"可以分为自我显现和对认识主体的显现.量子信息是不确定性的消除.量子信息表达了量子系统的确定性,其确定性有不同的大小,因而当不确定的量子系统遇到确定性的量子信息,量子系统的不确定程度就会发生变化.客观事物与信息是统一的.

摘要： "人性假设丛林"中的"工具人"、"生物人"、"经济人"、"理性人"、"社会人"、"成就人"、"道德人"等假设已不能适应当今信息时代、网络社会、虚拟世界和智慧地球的需要,依据它们而形成的"管理理论丛林"也遇到难以突破的困境.产生于复杂系统理论、量子力学、全息理论、生态系统论、基因科学、思维科学的"信息复杂全息人"假设和相应的"量子信息生态工程管理理论"(QIEEMT)应运而生.工程管理可分为"三类五层次",量子信息生态工程管理理论与"管理理论丛林"相比,有7个方面的显著区别,需遵循系统性、复杂性等8个原则.

摘要： 随着信息传输和处理速度的日益提高,系统功能越来越向微观尺度演进,量子效应对通信系统的影响逐渐明显。量子通信是量子力学与信息科学相结合孕育而生的一门新兴学科,该学科以量子力学的态叠加原理为基础,研究信息的存储、编码、计算和传输等行为。近年来在理论和实验上取得了重大的突破,引起了越来越多的关注。本文详细介绍了量子信息技术3个主要研究方向：量子通信、量子计算机和量子密码术等的发展和挑战,并对其应用前景进行了展望。

摘要： 轨道角动量（OAM）是光的一个重要参数，关于OAM光的产生、操控、识别和应用已经成为近年来研究的一个热点。将OAM的研究与传统光学、量子光学、保密通信等领域结合，必将产生新的物理现象和应用前景。

摘要： 量子信息处理需要克服消相干的影响——量子体系与环境不可避免的相互作用导致量子体系“量子性”的丢失.为了抑制这种信息的流失,动力学去耦是最有效的方法之一,最先在固态体系(金刚烷粉末样品)中,利用固体核磁共振技术,实验测试了级联的动力学去耦脉冲序列,将此体系相干量子态的相干时间提高了将近一个量级.此外，还研究了在一定的环境下，不同动力学去耦序列对保持不同量子态的效率，不同脉冲时间间隔对其效率的影响。

摘要： 量子密钥分发(QKD)是量子信息领域内研究的热点之一，也是量子信息领域内最接近实用的一个方向。在连续变量量子密钥分发领域(CVQKD)根据对信息载体的调制方式不同，分为高斯调制方案和分离调制方案。相比高斯调制方案，分离调制方案具有通信距离长的优势。国内外相关小组己对该方案进行了初步的研究。小组也开展了基于全光纤分离调制CVQKD的实验研究，并实现了裸码的获取。到此Alice和Bob将各自拥有一组裸码，其后展开的反向调和与私密放大将在这两组数据之间进行。建立了全光纤分离调制连续变量量子密钥分发实验系统，并在该系统上实现了速率为500k/s的裸码发送与接收。目前正在进行后续反向调和与私密放大的工作，为实现长距离的量子密钥分发做准备工作。

摘要： 稳定子码是目前量子纠错编码技术应用最普遍的技术,CSS量子码最常用置信传播算法(BP算法)译码.由于量子LDPC码固有的简并问题,当稳定子码中的稳定子生成元具有对称性时,常规BP译码无法译码,本文研究了稳定子码产生简并问题的根本原因,并提出了两种解决该问题的有效方法,即冻结法和随机扰乱法,打破BP算法中置信的对称性使其成功译码,通过数值计算和常规BP译码算法的性能进行比较,验证了改进BP译码算法的可行性以及优越性.

摘要： 稳定子码是目前量子纠错编码技术应用最普遍的技术,CSS量子码最常用置信传播算法(BP算法)译码.由于量子LDPC码固有的简并问题,当稳定子码中的稳定子生成元具有对称性时,常规BP译码无法译码,本文研究了稳定子码产生简并问题的根本原因,并提出了两种解决该问题的有效方法,即冻结法和随机扰乱法,打破BP算法中置信的对称性使其成功译码,通过数值计算和常规BP译码算法的性能进行比较,验证了改进BP译码算法的可行性以及优越性.

摘要： 稳定子码是目前量子纠错编码技术应用最普遍的技术,CSS量子码最常用置信传播算法(BP算法)译码.由于量子LDPC码固有的简并问题,当稳定子码中的稳定子生成元具有对称性时,常规BP译码无法译码,本文研究了稳定子码产生简并问题的根本原因,并提出了两种解决该问题的有效方法,即冻结法和随机扰乱法,打破BP算法中置信的对称性使其成功译码,通过数值计算和常规BP译码算法的性能进行比较,验证了改进BP译码算法的可行性以及优越性.

摘要： 稳定子码是目前量子纠错编码技术应用最普遍的技术,CSS量子码最常用置信传播算法(BP算法)译码.由于量子LDPC码固有的简并问题,当稳定子码中的稳定子生成元具有对称性时,常规BP译码无法译码,本文研究了稳定子码产生简并问题的根本原因,并提出了两种解决该问题的有效方法,即冻结法和随机扰乱法,打破BP算法中置信的对称性使其成功译码,通过数值计算和常规BP译码算法的性能进行比较,验证了改进BP译码算法的可行性以及优越性.

摘要： 本申请实施例提供了一种量子能量信息片的制备方法及量子能量信息片、穿戴装置，涉及穿戴装置技术领域。该制备方法包括：选择三价四价化学元素按比例配比加工形成量子金属坯料；对量子金属坯料进行加热；当检测出所述金属坯料被加热至奥氏体温度时，在所述金属坯料的周围施加电磁波场；所述电磁波场内存在从健康人体采集的仿生生物电磁波；停止加热所述金属坯料，待所述金属坯料恢复常温后将所述金属坯料撤出所述电磁波场，制得量子能量信息片；其中，所述量子能量信息片释放的电磁波与所述健康的人体生物电磁波共振。通过采用本申请提供的技术方案，可制备出能够与生物体产生共振效果的量子能量信息片和穿戴装置。

摘要： 本发明公开了一种量子态信息处理系统、量子测控系统、量子计算机，利用采样模块对从量子比特上采集的模拟信号进行采样处理，混频模块对采样信号进行混频处理，解调模块对混频信号进行解调处理，判别模块则利用态分类方程对解调信号进行状态分类，以此来获取量子态信息。本申请提出的量子态信息处理系统，提出了一种硬件系统架构，弥补了现有技术中用于解析量子比特量子态的硬件系统的技术空白。

摘要： 本发明公开了一种量子态信息的获取方法和装置、量子测控系统和计算机，首先获取第一信号以及对应的分辨系数，通过机器学习训练得到一模型，利用所述模型对第一信号进行分析。无需对模拟信号进行IQ解调操作，整个分辨方法的方案与现有技术相比更加简单，有效节省了测控系统中计算模块的计算资源。

摘要： 本发明实施例公开了一种量子信息交换装置及量子信息交换方法，包括微波发生器、超导磁通量子比特、钇铁石榴石块以及偏置磁场发生器；超导磁通量子比特为由连接导线将三个约瑟夫森结串联起来形成的环状结构；钇铁石榴石块与超导磁通量子比特沿第一方向依次设置，且钇铁石榴石块沿第一方向在环状结构所在平面的垂直投影位于环状结构围成的区域内；微波发生器用于产生微波，以激发超导磁通量子比特处于不同的能级中以及探测超导磁通量子比特当前所处能级；钇铁石榴石块位于偏置磁场发生器形成的磁场内；偏置磁场发生器形成的磁场的磁场方向平行于环状结构所在平面，以实现提供一种将超导磁通量子比特与自旋波耦合，以实现量子信息交换的装置。

摘要： 本发明公开了一种用于无线自组织量子通信网络建立量子信道以及传递量子信息的方法，包括（1）从源和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换，将测量结果沿中间节点方向传递至下一节点；（2）节点判断是否收到来自两个方向的测量结果；（3）该节点将测量结果所对应的源节点与目的节点间的粒子纠缠态，通过无线信道分别传送至目的节点和源节点；（4）源节点收到该测量结果后，通过量子远程传态传递携带信息的量子态，使得携带信息的量子态传送到目的节点。本发明方法建立量子信道传递量子信息所节省的无线传输开销越显著，可以降低无线信道需要传送的数据包，降低无线信道中数据包冲突概率。

摘要： 本发明提出一种融合信息论与量子物理的量子直接通信方法，属于量子保密通信技术领域。该方法结合经典通信安全理论和量子信息理论估算已发送数据帧传输期间信道的安全容量，并作为当前待发数据帧的编码效率的上限，且当前待发数据帧的纠错编码之前的序列由已发送数据帧根据相应安全容量提纯得到的安全比特序列加密信息序列生成。同时，接收方采用相同方法得到该待发数据帧对应的安全比特序列从而进行解密，结合纠错编码可以保证成功接收信息序列。利用本发明可以建设无密钥分发信道，直接在量子信道中传输信息且信息泄露可监控的量子保密通信系统，应用于保密电话、秘密数据传输等需要高度安全保障的通信过程。

摘要： 本发明实施例公开了一种量子信息交换装置及量子信息交换方法，包括微波发生器、超导磁通量子比特、钇铁石榴石块以及偏置磁场发生器；超导磁通量子比特为由连接导线将三个约瑟夫森结串联起来形成的环状结构；钇铁石榴石块与超导磁通量子比特沿第一方向依次设置，且钇铁石榴石块沿第一方向在环状结构所在平面的垂直投影位于环状结构围成的区域内；微波发生器用于产生微波，以激发超导磁通量子比特处于不同的能级中以及探测超导磁通量子比特当前所处能级；钇铁石榴石块位于偏置磁场发生器形成的磁场内；偏置磁场发生器形成的磁场的磁场方向平行于环状结构所在平面，以实现提供一种将超导磁通量子比特与自旋波耦合，以实现量子信息交换的装置。

摘要： 本发明公开了一种用于无线自组织量子通信网络建立量子信道以及传递量子信息的方法，包括（1）从源和目的节点的相邻节点开始进行纠缠交换，将测量结果沿中间节点方向传递至下一节点；（2）节点判断是否收到来自两个方向的测量结果；（3）该节点将测量结果所对应的源节点与目的节点间的粒子纠缠态，通过无线信道分别传送至目的节点和源节点；（4）源节点收到该测量结果后，通过量子远程传态传递携带信息的量子态，使得携带信息的量子态传送到目的节点。本发明方法建立量子信道传递量子信息所节省的无线传输开销越显著，可以降低无线信道需要传送的数据包，降低无线信道中数据包冲突概率。

摘要： 一种用于传输用于量子纠错的量子信息的系统包括：包括多个辅助量子位的辅助量子位芯片，以及与辅助量子位芯片间隔开的、包括多个数据量子位的数据量子位芯片。系统包括耦合到辅助量子位芯片和数据量子位芯片上的内插体，内插体包括介电材料以及在介电材料中形成的多个超导结构。超导结构使得量子信息能够通过虚拟光子在数据量子位芯片上的该多个数据量子位与辅助量子位芯片上的多个辅助量子位之间传输用于量子纠错。

摘要： 公开了涉及量子机器、混合量子机器、量子信息技术的方面和/或其它特征的系统和方法。在一个示例性实施方案中，提供了一种系统，其包括：量子寄存器，其使用量子位存储量子信息，其中量子位经配置以使用排列在量子门的网格中的粒子或物体来存储量子信息；时钟，其向量子寄存器提供时钟周期；以及量子位连接计算组件，其耦合到量子寄存器，其中量子位连接计算组件经配置以在量子位之间移位量子信息。其中，系统使用物理质量以不同状态存储量子位，物理质量可以界定经配置以同时进行量子纠缠和叠加的量子位。此外，量子寄存器可以包括量子纠缠组件，和/或量子位连接计算组件可以包括叠加组件。