本项目研究大气和海洋环境下自由空间量子通信的相关理论问题,建立了偏振光子的多层大气散射模型,编写了相应的程序,用理论分析和数值模拟手段研究了偏振光子与大气的相互作用规律,分析了自由空间量子通信中遇到的有关问题,还探讨了大气湍流的相位补偿问题。在此基础上,研究了偏振光子确定性纠缠浓缩的光学实现、单光子波包与腔-量子点系统的接口,设计了完全的非破坏性光子Bell态分析器和GHZ态分析器,提出了制备相干脉冲和原子系综GHZ态和cluster态、用受激拉曼绝热技术制备原子最大纠缠态的方案,为自由空间量子通信的实施提供了必要的理论支持和技术方案。还研究了腔QED系统中用W态实现秘密共享,腔QED中超导量子干涉仪概率克隆机的物理实现,以及量子线路的构造等问题。作为一个意外的收获,我们找到了降低量子线路复杂度的思路,为今后的深入研究打下了基础。
英文主题词polarized photons; atmospheric scattering; quantum communication; quantum entanglement; quantum circuit