开放系统的量子通信研究

项目名称： 开放系统的量子通信研究

项目编号： No.61301133

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 董莉

作者单位： 渤海大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 现代量子力学的发展和应用为信息的安全传送提供了一种全新的方法--量子通信。量子信道中不可避免的噪声和损耗是量子通信迈向实用化所必须解决的难题。本项目拟在理论上研究量子信道的噪声和损耗对量子通信的不利影响，应用开放系统的有效哈密顿量方法和数值求解的方法求解其密度矩阵的运动方程，考查经典关联与量子关联的动力学演化过程。一方面，可以寻找某些噪声模型的无消相干子空间，并探索可以寻找及控制无消相干子空间的新方法，应用容错码消除或削弱噪声的不利影响；另一方面，可以利用量子比特不易受噪声和损耗影响的自由度（时间、空间、频率、路径、相位等）进行信息编码转换，用以消除或削弱噪声和损耗的不利影响。同时，提出相应的量子信息处理方案。这些方案应能增强通信的稳定性，提高资源的使用效率，使通信更适宜于在现有的技术条件下得以实现。本项目将对量子通信的理论研究和实际应用起到一定的推动作用，也将培养科研队伍、促进学科建设。

中文关键词： 量子通信；开放系统；运动方程；自由度；

英文摘要： The developments and applications of modern quantum mechanics provide a new approach, quantum communication, for the secure transfer of secret information. The inevitable noises and losses of quantum channels counteract conversion of quantum communication from laboratory to practical applications, so it must be resolved. Applying the effective Hamiltonian method and the numerical solution method, the project intends to study the disadvantage effects of noises and losses on quantum channels in theory, solve motion equations of density matrix of open quantum systems, examine the dynamical evolution of classical correlation and quantum correlation. On one hand, some new methods are applied to explore and study decoherence-free subspace of some open quantum systems, and fault tolerant coding is employed to eliminate or weaken the adverse influence arising from noises and losses. On the other hand, the degree of freedom of quantum bits which is less susceptible to the effects of noises and losses (such as time, space, frequency, path, phase, etc.) can be used for information-encoding conversion to achieve the same targets. Furthermore, several tasks of quantum information processing such as quantum key distribution protocols and quantum secure communication schemes will be proposed, which should enhance the stabi

英文关键词： quantum communication；open system；motion eqation；degree of freedom；