基于原子系综四波混频过程的量子信息协议  

Quantum Information Protocols Based on Four-Wave Mixing Process in Atomic Ensemble

作　　者：荆杰泰 张凯 刘胜帅 Jing Jietai;Zhang Kai;Liu Shengshuai(State Key Laboratory of Precision Spectroscopy,East China Normal University,Shanghai 200062,China;Center for Excellence in Ultra-Intense Laser Science,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 201800,China;Collaborative Innovation Center of Extreme Optics,Shanxi University,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

机构地区：[1]华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062 [2]中国科学院超强激光科学卓越创新中心,上海201800 [3]山西大学极端光学协同创新中心,山西太原030006

出　　处：《光学学报》2022年第3期38-53,共16页Acta Optica Sinica

基　　金：上海市教育委员会科研创新计划(2021-01-07-00-08-E00100);国家自然科学基金(11874155,91436211,11374104);上海市科学技术委员会科技创新行动计划基础研究领域项目(20JC1416100);上海市自然科学基金(17ZR1442900);上海市科技创新行动计划(17JC1400401);中国博士后科学基金(2020M681224);上海市青年科技英才杨帆计划(21YF1410800);国家重点基础研究发展计划(2016YFA0302103);上海市市级科技重大专项(2019SHZDZX01);111计划(B12024)。

摘　　要：与经典体系相比,量子信息协议在大幅提高信息处理的安全性、保真度和容量方面具有巨大的优势。各种具有不同功能的量子信息协议已经被提出并实现。介绍了利用铷原子四波混频过程构建一套能兼容多种不同量子信息协议的多功能平台。基于这个平台可以实现并行9通道全光量子隐形传态,部分无实体量子态传输和最优N→M相干态量子克隆协议。更重要的是,部分无实体量子态传输协议可以同时连接全光量子隐形传态协议和最优1→M相干态量子克隆协议。这些量子信息协议在全光量子通信中具有潜在的应用。Compared with the classical system,quantum information protocol has great advantages in substantially improving the security,fidelity and capacity of information processing.Various quantum information protocols with diverse functionalities have been proposed and implemented.A multifunctional platform compatible with multiple different quantum information protocols based on rubidium atomic four-wave mixing process is introduced.Based on this multifunctional platform,the parallel 9-channel all-optical quantum teleportation,the partially disembodied quantum state transfer and optimal N→M coherent state quantum cloning can be implemented.More importantly,the partially disembodied quantum state transfer protocol can link the all-optical quantum teleportation protocol and the optimal 1→M coherent state quantum cloning protocol.These quantum information protocols have potential applications in all-optical quantum communication.

关 键 词：量子光学 四波混频 全光量子隐形传态 部分无实体量子态传输 量子克隆 

分 类 号：O436[机械工程—光学工程]