噪声量子信道传输量子纠缠和量子关联的实验研究

量子通信和量子计算都是基于量子纠缠的建立和分发，而量子纠缠容易在传输信道中受影响而减少甚至消失，从而失去量子通信和量子计算能力。因此，如何在噪声量子信道中高效传输量子纠缠是量子通信技术的基础，也是实现大规模量子计算的关键技术之一。本项目以精确设计的人造噪声量子信道作为基本研究工具，研究量子纠缠和量子关联在该噪声信道下的传输特性，更进一步，拟在人造信道的研究基础上，研究实际信道（通信光纤）下的量子纠缠和量子关联的传输特性，从而给出在实际信道中高效传输量子纠缠和量子关联的可能途径。在实验方案上，拟采用近年来被广泛关注的非马尔科夫信道作为切入点，研究该类信道中量子纠缠的突然死亡和非局域恢复、量子关联的传输特性、信道马尔科夫性和非马尔科夫性的转变等，给出噪声量子信道对量子纠缠和量子关联的传输规律，制定相应的降低噪声信道影响的方法，从而实现噪声量子信道中量子纠缠和量子关联的高效传输。

噪声信道会让量子纠缠退相干，失去量子特性，因此，如何在噪声信道中传输量子纠缠是量子纠缠网络的关键技术之一。其中有一类特殊的信道——非马尔科夫信道，会将系统流入到环境中的信息反馈到量子系统中，从而为远距离传输量子纠缠提供了一种可能。基于此，本项目紧密围绕研究目标，按照研究计划和研究内容开展和实施，取得了如下研究成果：非马尔科夫性的定量测量(Scientific Reports 4, 6327 (2014))、马尔科夫-非马尔科夫性的突然转变(Nature Physics 7, 931 (2011))、量子关联和量子纠缠的非局域恢复、非局域非马尔科夫信道的调控(Scientific Reports 3, 1781 (2013))、光纤传送量子纠缠(Europhysics Letters 107, 54006 (2014))等。相关研究论文发表在Nature Physics, Nature Communications, Scientific Reports等上，合计SCI论文7篇，累计SCI引用150余次。其中一篇论文被选为ESI热点论文。申请人获饶毓泰基础光学奖一等奖，作为参与者获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术：自然科学奖）一等奖，安徽省科学技术奖一等奖等。