光学体系宏观-微观纠缠及其在量子密钥分配中的应用

作者：安雪碧; 银振强; 韩正甫

来源：Acta Physica Sinica, 2015, 64(14): 53-63.

• 宏观-微观纠缠
• 薛定谔的猫
• 量子密钥分配
• 量子克隆

宏观-微观纠缠最早起源于"薛定谔的猫"思想实验,是指在宏观体系与微观体系之间建立量子纠缠.实现宏观-微观纠缠可以利用多种物理体系来完成,本文重点介绍了在光学体系中制备和检验宏观-微观纠缠的发展过程.从最初的受激辐射单光子量子克隆到光学参量放大,再到相空间的位移操作,实验上制备宏观-微观纠缠的方法取得了长足的进步.利用非线性光学参量放大过程制备的宏观-微观纠缠的光子数可以达到104量级,人眼已经可以观察到,因此使用人眼作为探测器来检验宏观-微观纠缠的实验开始出现.但随后人们意识到,粗精度的光子数探测器,例如人眼,无法严格判定宏观-微观纠缠的存在.为了解决这个难题,提出了一种巧妙的方法,即在制备宏-微观纠缠后,利用局域操作过程将宏观态再变为微观态,通过判定微观纠缠存在的方法来判定宏微观纠缠的存在.之后相空间的位移操作方法将宏观态的粒子数提高到108,并且实现了纠缠的严格检验.利用光机械实现宏观-微观纠缠的方案也被提出.由于量子密钥分配中纠缠是必要条件,而宏观-微观纠缠态光子数较多这一优势可能会对量子密钥分配的传输距离有所提高.本文介绍了利用相位纠缠的相干态来进行量子秘钥分配的方案,探讨了利用宏观-微观纠缠实现量子密钥分配的可能性.

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院