遠程量子通信的實驗研究.pdf

1、量子信息是近二十年來量子物理和信息科學(xué)等交叉發(fā)展起來的新學(xué)科，因其固有的量子非局域和態(tài)疊加特性等所決定的信息處理的安全性和高效性等優(yōu)勢，具有經(jīng)典信息學(xué)所無法比擬的優(yōu)勢和前景，近年來得到了廣泛的關(guān)注和發(fā)展。量子通信是量子信息學(xué)中發(fā)展最快的一個重要方向，量子通信技術(shù)可望大幅度提高信息傳輸?shù)陌踩?、信息傳輸通道容量和效率等，是未來信息技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性方向。由于弱相干光源安全性上存在缺陷和光纖量子信道實現(xiàn)百公里以上的量子通信非常困難，基于糾

2、纏源的自由空間量子通信成為了一個新的研究熱點?；诩m纏源的自由空間量子通道具有高穩(wěn)定性，低損耗，對于極化編碼量子比特有極低的消相干性等優(yōu)點，是國際上公認實現(xiàn)全球量子通信最切實可行的選擇。
　　 本論文主要內(nèi)容是針對遠程量子通信中需要克服的關(guān)鍵性問題進行研究和探索，報道了本人參與和負責(zé)完成的一系列遠程量子通信的實驗實現(xiàn)。利用我們制備出的達到國際先進水平的高亮度極化糾纏光子源，我們在北京八大嶺長城地區(qū)實驗實現(xiàn)了長達16公里的最遠距離

3、的自由空間量子隱形傳態(tài)實驗；我們在合肥市郊實現(xiàn)了長于13公里的遠程自由空間量子糾纏分發(fā)和量子密鑰通信，國際上首次明確驗證了基于衛(wèi)星平臺實現(xiàn)糾纏光子分發(fā)的可行性；實驗實現(xiàn)了將兩個獨立單光子非局域地糾纏起來；實驗演示了基于消相干自由子空間的無共享參考系量子通信；提出并實驗演示了僅僅用單光子時間標(biāo)記輔助的量子信息無錯傳輸，展示了量子信息極化編碼在光纖中進行遠程無錯傳輸?shù)目尚行院蛢?yōu)越性；
　　 我們在實驗中發(fā)展起來的技術(shù)將在未來的遠程量