辐射谱与量子关联

对于一个非热辐射谱，辐射之间一定存在关联。然而，对于一个给定的辐射谱，判定辐射之间关联的类型，以及关联的大小，目前尚无行之有效的理论方法。最近，我们使用统计力学，以及量子信息理论，证明了黑洞辐射非热谱之间存在两体关联，并在此基础上，证明了黑洞辐射熵守恒。本项目拟从量子信息理论出发，通过研究如何从局域测量结果中提取出系统的关联信息，深入研究黑洞辐射之间是否存在三体或多体关联。通过分析关联的类型，计算关联的大小，揭示多体关联如何携带信息，从而帮助我们清楚理解黑洞信息是如何编码在辐射关联之间，伴随着辐射被携带出黑洞。这将为彻底解决黑洞信息丢失问题奠定坚实的理论基础。同时，通过研究如何从局域测量结果中提取出系统的关联信息，亦可为将来天文观测或者实验室模拟黑洞辐射，验证黑洞辐射信息是否守恒，进行理论预演。

按照计划书内容，我们研究了黑洞辐射非热谱中存在的关联，证明关联可以携带信息，以及黑洞辐射过程中熵守恒，从而证明黑洞辐射过程和量子力学幺正性相一致，信息不会丢失，解决了困扰理论物理学界多年的黑洞信息丢失问题。计算了黑洞辐射粒子之间的能量二次方差，给出了判别热辐射和非热辐射的物理量，从而为实验解决黑洞信息丢失问题提供了理论方案。完成了计划书中设定的研究目标。 此外，我们还系统研究了两路量子密码的安全性。首次证明了两路量子密码是无条件安全的，计算出了最终密钥产生效率，并证明两路量子密码协议在返回路线上对探测器侧信道攻击是完全免疫的。合计发表论文11篇，其中在Phys. Rev. A/D上发表论文四篇，在IJMPD上发表论文一篇（该论文获得2013年美国引力基金会论文比赛第一名）。