连续变量6-8组份Cluster纠缠态光场的实验制备及其应用

除量子比特之外，以光场正交分量为基础的连续变量量子信息处理已经作为一个新的工具出现。连续变量量子计算更适合于模拟连续变化的量子系统。连续变量多组份纠缠态是进行连续变量量子计算和量子网络研究的基本资源。目前，实验上最高获得4组份连续变量纠缠态，难以完成更复杂的量子信息实验。本项目拟采用3-4个非简并光学参量放大器产生6-8束压缩态光场，经过一系列分束器耦合，通过对耦合光位相的控制，实验制备连续变量6-8组份光场Cluster纠缠态。在此基础上，结合平衡零拍探测和测量结果的前馈，进行连续变量单向量子计算研究。建设连续变量多组分纠缠态制备及操控的实验平台，对于开展连续变量量子信息及量子光学基础研究具有重要意义。

多组份纠缠态是量子计算和量子网络研究的基本资源。本项目拟采用3-4个非简并光学参量放大器产生6-8束压缩态光场，经过一系列分束器耦合，通过对耦合光位相的控制，实验制备连续变量6-8组份光场Cluster纠缠态。在此基础上，结合平衡零拍探测和测量结果的前馈，进行连续变量单向量子计算的研究。.该项目共发表论文13篇（包括Nature Communications 1篇），获得发明专利2项。按照计划，我们设计了连续变量线性和双钻石结构8组份cluster纠缠态、星型结构6组份和8组份cluster纠缠态的产生方案；并完成了连续变量线性和双钻石结构8组份cluster纠缠态光场的实验制备。随后，我们以连续变量六组份cluster纠缠态光场为资源，实验完成了一个包含单模压缩门和可控位相门的连续变量量子逻辑门序列。我们利用Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) 纠缠态光场作为辅助态，实验实现了单模压缩操作和傅里叶变换操作。在完成原有研究内容的基础上，根据国际研究的发展趋势，我们还开展了量子Discord方面的研究工作。我们提出一个使用一个高斯Discord态或者Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) 纠缠态光场作为辅助态，实现高斯量子Discord远程传输的方案。我们提出利用高斯量子Discord完成连续变量量子密钥分发的方案。综上诉述，我们完成了连续变量多组份纠缠态实验平台的建设，这对于开展连续变量量子计算和量子网络研究具有重要的研究意义。