量子噪声

摘要： 从量子力学诞生日起,它的经典对应(或类比)一直是物理学家关心的话题.本文以介观电路量子化的框架中,带有互感的两个介观电容-电感(LC)电路为例,首次讨论了量子纠缠的经典类比(或对应)问题.先用有序算符内的积分理论证明其互感是产生量子纠缠的源头;再推导出求解特征频率的公式,就发现它与一个经典系统的小振动频率的表达式有相似之处,该经典系统组成如下:两个墙壁各连一个相同的弹簧,两个弹簧之间接着一个滑动小车可以在光滑的桌面上运动,小车挂有一根单摆.用分析力学求此系统的小振动频率,发现与上述介观电路的特征频率形式类似,单摆的摆动会造成小车来回振动,摆、小车和弹簧的互相牵制效应反映了小车和摆的"纠缠".

摘要： 平衡零拍探测器存在共模抑制比小、响应带宽低等问题。针对以上问题,尝试从两方面进行改进:一方面,通过测试探测器中光电检测器(PIN光电二极管)的响应特性,选择性能相近的器件进行平衡探测,以提升共模抑制比;另一方面,采用跨阻放大与比例运放级联的方式对光电流信号进行提取,解决一级采样放大器增益带宽积局限的问题,在保障灵敏度的同时提升探测器的响应带宽。由此实现了300 MHz的平衡零拍探测,共模抑制比高达66 dB,并有效检测了光信号中的量子散粒噪声,为高速灵敏探测提供了一种有效技术方案。

摘要： 量子噪声已成为当前精密测量应用中的一种重要限制因素,与其相关的问题已成为研究热点.光学谐振腔作为操控量子噪声的一种重要光学器件,其传输特性决定了输出信号噪声的演化特性.本文通过理论分析光学谐振腔输出的强度、相位与频率的对应关系,对比了过耦合腔、阻抗匹配腔与欠耦合腔传输函数、能量传输、噪声传递的频谱特性,证明其具有功率分束、频率滤波、噪声转换等特性,为量子噪声的分析与操控等应用研究提供了基础,将推动精密测量领域的发展.

摘要： 随着技术的发展,下一代引力波探测器的激光功率将得到进一步提高.大光斑半径的应用也将使探测器的热噪声进一步降低,因此,量子噪声将成为在全频段限制引力波探测器灵敏度的首要因素.作为目前最有保障的一种降低量子噪声的技术,频率相关压缩态很可能将被应用于下一代所有引力波探测器中[1].频率相关压缩态可以通过将频率不相关压缩态与滤波腔相结合而产生.基于滤波腔具有的频率响应特性,这一技术的应用可以使低频波段的辐射压噪声有效降低,同时实现高频波段散粒噪声的降低,从而实现全探测频段灵敏度的提升.基于日本KAGRA引力波探测器的设计,我们预计将9 dB压缩度的压缩态与周损失为8×10?5的300 m滤波腔相结合,可以使探测器灵敏度在全探测频段提高1倍.此实验于2015年开始,目前滤波腔的安装调试已经基本完成,得到的结果基本与实验前的模拟相符合.与频率不相关压缩态光学实验台的安装过程也已经过半,通过温度和控制回路的调制,二次谐波腔的转化率已经超过50％.

摘要： 针对低剂量CT(low?dose CT,LDCT)扫描会导致图像质量劣化问题,提出一种基于剪切波变换的低剂量CT图像质量改善算法.首先,利用Anscombe变换,将LDCT图像中的X射线量子噪声转化为近似服从Gaussian分布的噪声;其次,将变换后的LDCT图像转换成剪切波变换域并针对剪切波域上的低信噪比高频系数子带,利用剩余自相关功率改进噪声方差的计算精度并结合贝叶斯最大后验估计提取非噪声高频系数;最后,利用剪切波逆变换和Anscombe逆变换获得重构图像.大量的实验结果表明,该算法优于小波域的算法.其重构图像质量与基于小波域的算法相比,峰值信噪比(PSNR)平均提高522％,平均结构相似度(MSSIM)提高349％.

摘要： 针对噪声环境下量子自组织隐形传态网络的路由选择需求,首先以相位阻尼信道为例,给出了纠缠交换路径保真度以及路径等效噪声系数的计算方法.以最小化等效噪声系数为目标,提出了一种按需路由策略,并进一步给出了一种改进的混合路由策略.两种路由策略均有利于提高量子隐形传态保真度,混合路由策略在跳数内通信比例较高时能获得路由开销与平均路由发现时延的较佳平衡.%In order to solve the routing problem for quantum self-organized teleportation network in noisy environment,a method to calculate the entanglement swapping fidelity and the equivalent noise coefficient of phase damping channel is brought forward.With the goal of minimizing the equivalent coefficient,an on-demand routing strategy and an improved hybrid routing strategy are presented,which are helpful to enhance the fidelity of the quantum teleportation.The hybrid routing strategy can obtain a better balance of the routing costs and the average route finding time delay when the inner hop ratio is high.

摘要： With a cluster state as the quantum channel, we present a scheme for remote preparation of four-qubit cluster states in noisy environment. In this scheme, we firstly consider the protocol for remotely preparing any four-qubit cluster state under ideal circumstances. In the following, we put forward the scheme for remote preparation of four-qubit cluster states under the influence of four kinds of noisy channels, i.e. the bit-flip noise、the phase-damping noise、the amplitude-damping noise and the depolarizing noise. Finally, we use the fidelity to describe the distance between the output state and the desired prepared state. Without loss of generality, different types of noise have various effects on the process of the quantum remote state preparation. For the phase damping noise, the fidelity of the whole system is not affected by the phase factor for the remote state preparation, but the other three kinds of quantum noise are influenced by the phase factors.%本文采用团簇态作为量子信道,讨论了4种噪声对远程制备四比特团簇态的影响.首先分析在理想情况下,制备者Alice利用团簇态作为量子信道,通过构造巧妙的测量基,帮助接收者Bob获取所需制备的目标四比特团簇态;然后讨论在4种噪声影响下远程制备四比特团簇态,且利用保真度来描述输出态与输入态之间的接近程度.发现不同类型的噪声对远程量子态制备的影响程度不同.尤其相位噪声,在远程量子制备四比特团簇态的过程中,系统的保真度不受待制备量子态的相位因素的影响,然而其他3种噪声都受待制备量子态的相位因素的影响.

摘要： We propose a multifunction phase-shifting manipulator with low noise at a single-photon level,by using a threelevel atomic scheme.This three-level system interacts with a strong pumping field and a weak probe field with a large detuning.Due to this large detuning,two lower states can be coherently prepared prior to the injection of the pump and probe fields.In our configuration,the duration of the pumping field is much longer than that of the probe field.By solving the Heisenberg-Langevin equations of our system under the steady state approximation,we calculate the linear susceptibility of the system and examine the quantum noise properties of the probe field in detail.We show that this scheme,which rests on the process of two-wave mixing with initial atomic coherence,exhibits many interesting properties that neither typical electromagnetically induced transparency (EIT) schemes nor active Raman gain (ARG) schemes possess.Although both EIT-and ARG-based schemes have been widely investigated in atomic medium,the direct generalizations of these schemes to the single/few photon limit prove to be more problematic.The low fidelity due to the significant probe-field attenuation in EIT medium and the large quantum noise due to the amplification of the probe field in an active Raman gain medium are the main obstacles that prohibit a high-fidelity,low-noise phase shifter from being realized in the single/few photon limit.Physically,this scheme can be viewed as a hybrid scheme in which two processes of different physical principles are allowed to interfere with each other to achieve many desired functionalities.For instance,it can be used as a lossless two-photon-broadband phase-shifter with suitable system parameters.It can also be used as an attenuator/amplifier and a total transparency with a zero phase shift.In particular,we show that by locking the pump field intensity and the two-photon detuning simultaneously a flat constant π-phase shift can be realized with unit probe fidelity in a broad probe field frequency range.Applying the quantum regression theorem,we calculate the noise spectrum of the outgoing probe field as a large phase shift is achieved,and show that this two-photon-insensitive π-phase shift may significantly reduce the quantum noise fluctuations associated with a Raman gain process,and have a lot of potential applications for quantum information processing and optical telecommunication.The realization of this broadband n-phase-shift with significantly reduced quantum noise fluctuations makes this scheme attractive for the realization of low-noise phase-gate/polarization-gate at single-photon level.%我们发现利用相干制备的三能级原子介质可实现低噪声弱光相位操控.基于两波混频效应,相干制备的原子系统在弱光相位操控方面有许多新特性,例如宽频范围内无损常数相位的实现以及无附加相位的吸收与放大等.通过同时锁定抽运光的光强和双光子失谐,我们发现探测光的吸收为零,且探测光的相位对于频率的变化十分缓慢,因而可以通过选择适当的系统参数在很宽的频率范围内实现无损π相位操控.同时,利用该系统我们可以在单光子水平下实现低噪声、无损的量子相位门,这个系统在光通信和信息处理领域有着重要的应用价值.

摘要： 根据基于基尔霍夫电流定律的平衡零拍探测原理,设计了一种新的测试方法,在测试过程中脱离以往复杂光路的搭建以及实验环境的高要求,直接对平衡零拍探测中所需的量子噪声光电流信号进行放大测试,并且可以判断出对微弱的量子噪声电流信号的放大效果.另外,在测试过程中,该放大电路具有高灵敏度性和高增益性,能够对微弱的量子噪声很好地进行放大.测试结果表明,该种测试方法能够很简捷地测试出放大后的量子噪声.

摘要： 我们建立了半导体激光阵列光谱合成系统的数值计算模型.模型采用特征模展开法描述二维光放大以及外腔光反馈过程.模型考虑了增益饱和效应以描述半导体激光器中的模式竞争过程.数值计算了半导体激光器中载流子浓度,复合速率以及增益分布,并用于求解激光动力学方程.采用Fresnel衍射积分,光栅方程以及模式交叠计算外腔反馈系数大小.引入了量子噪声用于评估半导体激光器的线宽.基于该数值模型,描述并分析了半导体激光阵列的互注入现象及其对合成光谱及光束质量的影响.

摘要： 本文利用金刚石超纯样品中的N-V空位色心构成的三能级体系，研究其退相干现象。实验观测到的反常量子退相干现象表明了电子自旋周围13C核自旋噪声的量子特性。由于核自旋噪声和中心自旋相互作用的存在，在利用动力学去耦技术翻转中心电子自旋时，核自旋也被相干地控制了。这一研究表明，微观尺度的外界环境所表现出来的量子特性，并非是一种无用的噪声，而是可以用来进行量子信息处理的有用资源。

摘要： 钟激光的频率稳定是光钟的关键技术，光钟的稳定度与钟跃迁激光的线宽密切相关；用于频率稳定的超稳谐振腔易受热噪声的影响，几十毫赫兹至百毫赫兹水平；简述了主动光频标的基本原理，分析了法拉第主动光频标的实验。

摘要： 钟激光的频率稳定是光钟的关键技术，光钟的稳定度与钟跃迁激光的线宽密切相关；用于频率稳定的超稳谐振腔易受热噪声的影响，几十毫赫兹至百毫赫兹水平；简述了主动光频标的基本原理，分析了法拉第主动光频标的实验。

摘要： 钟激光的频率稳定是光钟的关键技术，光钟的稳定度与钟跃迁激光的线宽密切相关；用于频率稳定的超稳谐振腔易受热噪声的影响，几十毫赫兹至百毫赫兹水平；简述了主动光频标的基本原理，分析了法拉第主动光频标的实验。

摘要： 钟激光的频率稳定是光钟的关键技术，光钟的稳定度与钟跃迁激光的线宽密切相关；用于频率稳定的超稳谐振腔易受热噪声的影响，几十毫赫兹至百毫赫兹水平；简述了主动光频标的基本原理，分析了法拉第主动光频标的实验。

摘要： 针对腹部低剂量多层探头计算机X射线断层扫描技术(MDCT)图像虽然可以降低患者细胞癌变的风险,但是同时也降低图像的诊断质量及扩散性滤波参数凭经验设计的问题,本文应用客观设置参数的3D非线性扩散性均值滤波器改善腹部低剂量MDCT图像质量.首先根据非线性扩散性滤波器的原理推导出扩散值与体素梯度的依赖关系.然后根据改依赖关系,抽取空气区域噪声取得均值设置扩散性参数.实验验结果表明本文设计的滤波器能有效改善3D腹部低剂量MDCT图像的质量.

摘要： 针对腹部低剂量多层探头计算机X射线断层扫描技术(MDCT)图像虽然可以降低患者细胞癌变的风险,但是同时也降低图像的诊断质量及扩散性滤波参数凭经验设计的问题,本文应用客观设置参数的3D非线性扩散性均值滤波器改善腹部低剂量MDCT图像质量.首先根据非线性扩散性滤波器的原理推导出扩散值与体素梯度的依赖关系.然后根据改依赖关系,抽取空气区域噪声取得均值设置扩散性参数.实验验结果表明本文设计的滤波器能有效改善3D腹部低剂量MDCT图像的质量.

摘要： 针对腹部低剂量多层探头计算机X射线断层扫描技术(MDCT)图像虽然可以降低患者细胞癌变的风险,但是同时也降低图像的诊断质量及扩散性滤波参数凭经验设计的问题,本文应用客观设置参数的3D非线性扩散性均值滤波器改善腹部低剂量MDCT图像质量.首先根据非线性扩散性滤波器的原理推导出扩散值与体素梯度的依赖关系.然后根据改依赖关系,抽取空气区域噪声取得均值设置扩散性参数.实验验结果表明本文设计的滤波器能有效改善3D腹部低剂量MDCT图像的质量.

摘要： 针对腹部低剂量多层探头计算机X射线断层扫描技术(MDCT)图像虽然可以降低患者细胞癌变的风险,但是同时也降低图像的诊断质量及扩散性滤波参数凭经验设计的问题,本文应用客观设置参数的3D非线性扩散性均值滤波器改善腹部低剂量MDCT图像质量.首先根据非线性扩散性滤波器的原理推导出扩散值与体素梯度的依赖关系.然后根据改依赖关系,抽取空气区域噪声取得均值设置扩散性参数.实验验结果表明本文设计的滤波器能有效改善3D腹部低剂量MDCT图像的质量.

摘要： 本发明涉及一种抗泊松噪声的量子成像方法及量子成像系统，该方法包括：将入射光转换为纠缠双光子信号；将待成像目标的灰度图像加载在第一空间光调制器上，采集信号光束照射在其上形成的目标反射信号，得到第一电脉冲信号；构建M×N2维的观测矩阵A，得到M个调制矩阵灰度图；将M个调制矩阵灰度图依次加载在第二空间光调制器上，依次采集参考光束照射在其上形成的M个调制光信号，得到对应的第二电脉冲信号；对两种电脉冲信号进行符合计数，得到M个符合计数值，记为测量列向量c；考虑到系统中存在的噪声对成像结果的影响，根据矩阵A、向量c以及噪声向量n建立量子成像模型，计算得到待成像目标的图像。该方法得到的成像结果更具有稳健性。

摘要： 本发明属于量子通信技术领域，提供了基于OSPF和量子CSS码的广域噪声量子网络通讯方法及系统。其中该方法包括密钥分发中心向广域量子网络中所有相邻节点分发量子双粒子最大纠缠态，且基于所有节点的连接状态信息形成了一个由节点和连接线组成的拓扑图；当广域量子网络中任意发送节点启动通讯时，向密钥分发中心发出向接收节点通讯的申请，密钥分发中心接收申请后，根据拓扑图及OSPF算法进行最优路径搜索；密钥分发中心根据搜索的最优路径，通知最优路径所途径的节点做贝尔态测量，建立发送节点与接收节点之间的多通量子信道；基于发送节点与接收节点之间的多通量子信道及量子CSS码进行量子态传递；接收节点接收到相应量子态信息后进行误差纠正。

摘要： 本发明属于量子通信技术领域，提供了量子Shor码的噪声量子网络传输控制方法及系统。其中该方法包括在多用户量子网络中，为通讯双方建立端对端的多粒子量子信道；发送方基于量子Shor码理论将待传输的量子信息进行量子态编码；发送方将编码后的量子态通过多粒子量子隐形传态方法，以理论上绝对安全的保障传递给接收方；接收方将接收到的信息经过量子Shor码误码检测线路进行纠错；接收方在执行纠错操作后，根据纠错结果向发送方对应信息，以确定发送方正常传递后续的量子态或重新发送编码后的量子态。

摘要： 用于在量子计算系统中有效地路由量子位的系统和方法包括选择气泡节点并将量子位路由到所述气泡节点。所述系统和方法还包括将节点系统划分成区域，以及为每个区域选择气泡节点。所述系统和方法还包括使用具有连接到其他超级气泡节点和气泡节点的可靠链路的超级气泡节点来改善跨区域操作。

摘要： 本实用新型提供了一种低噪声放大器、量子测控系统及量子计算机，所述低噪声放大器包括：金属主体，具有第一腔室与第二腔室；具有放大电路的第一PCB板，设置于所述第一腔室中；具有电源电路的第二PCB板，设置于所述第二腔室中，所述电源电路用于给所述放大电路供电。本实用新型的技术方案通过将具有放大电路的第一PCB板与具有电源电路的第二PCB板分别设置于金属主体的第一腔室与第二腔室中，避免了电源电路对放大电路的电磁干扰，降低了低噪声放大器器的噪声系数，输出信号的信噪比得到提升，提升了低噪声放大器的性能，能够满足量子比特读取腔出射的微波信号的放大。

摘要： 当前连续变量量子随机数产生速率的瓶颈主要源于两方面限制：量子熵源实际测量中量子熵含量比率低；随机数实时提取后处理速率低；本发明的目的在于提供一种基于混沌放大量子噪声实时高速生成量子随机码的方法，混沌放大量子噪声将显著提高系统量子熵含量，进而并行实现多路量子随机数的广义哈希后处理，实时高速生成量子随机码，本发明将给连续变量量子噪声为熵源的设备无关、部分设备无关、设备可信的量子随机数发生器提供了一种成本集约、扩展性强、集成度高的熵增方案，将有效促进连续变量量子随机数发生器的实用化。

摘要： 本发明公开了一种基于光电共封装的量子噪声源模块及量子噪声源生成方法，包括超辐射发光单元、光电探测单元和跨阻放大器单元，超辐射发光单元贴设在竖直放置的第一基板上表面，光电探测单元贴设在水平放置的第二基板上表面，超辐射发光单元的出光面和光电探测单元的光敏面正对排布并在二者之间形成光路传输自由空间，超辐射发光单元自发产生宽谱辐射光束经光路自由空间与光电探测单元进行光耦合，光电探测单元的输入端探测并采集入射的光信号，跨阻放大器单元水平贴设在第二基板上，跨阻放大器单元的输入端与光电探测单元的输出端连接，本发明利用CPO光电共封装技术，将光电芯片共同封装于壳体内，实现了量子随机数发生器国产化、小型化和稳定化。

摘要： 本发明涉及量子信息通信技术领域，公开一种针对量子噪声满足高斯分布的量子随机数发生器中模数转换器采样范围的优化方法，主要针对量子源满足高斯分布的量子随机数发生器，对于超过ADC取值范围的输入信号，本发明选择不进行采样输出数字信号，同时通过最大化量子随机数发生器的输出最小熵与数据利用率乘积值，求解相应的最优采样范围。本发明通过优化ADC采样范围，实现了最大化可提取的随机比特数目和随机数生成速率，保证输出随机数的随机性。

摘要： 本发明实施例提供了一种量子噪声模型的训练方法、量子测量的错误抑制方法及装置，该训练方法包括：确定出直积态的第一量子态，制备第一量子态，获取针对第一量子态的第一读取结果；根据第一量子态和读取结果，训练量子噪声模型，使得量子噪声模型根据第一量子态，输出多个对应的噪声字符串，其中，噪声字符串中的多个字符分别标识在对于第一量子态的多个量子比特的读取过程中是否携带噪声。

摘要： 本公开提供了一种量子操作中的量子噪声消除方法、装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，涉及量子计算机领域，尤其涉及量子噪声缓释技术领域。实现方案为：确定辅助量子比特以及待执行预设量子操作的量子态ρ；对量子操作中的量子噪声进行建模，以得到量子操作所对应的量子噪声信道；初始化待训练的编码电路，该编码电路包括可调节参数，用于作用于量子态ρ以及辅助量子比特；定义第一映射的表达式，该第一映射与量子噪声信道和编码电路串接后在预设的误差容忍度范围内接近于单位信道；调节编码电路的可调节参数的值，以确定第一映射；以及基于训练后的编码电路和第一映射确定消除量子噪声后量子操作所获得结果的无偏估计。