连续变量量子误差修正的实验研究

Besides qubit, quantum information processing with continuous variables (CV) based on quadratures of optical field has emerged as a new tool. CV quantum computation is more sutiable for simulating quantum system that varied continuouslly. CV multipartite entangled state is the basic resource for CV quantum computation and quantum information network. With cluster state as resource state, quantum computation can be performed by measurement on some quantum mode and feedforward of measurement result. Because of the effect of quantum decoherence noise, error will exist in quantum communication and quantum computation process. Error cam be removed by quantum error correction, which makes the quantum communication and quantum computation go on well. In this proposal, we will carry on the experimental study of CV quantum error correction by design suitable encode and decode scheme based on CV multipartite cluster state. This proposal is important to the CV quantum information research.

除量子比特之外，以光场正交分量为基础的连续变量量子信息处理已经作为一个新的工具出现。连续变量量子计算更适合于模拟连续变化的量子系统。连续变量多组份纠 缠态是进行连续变量量子计算和量子网络研究的基本资源。以Cluster 纠缠态为基本资源，通过对一些量子模式的测量和测量结果的前馈，可以进行量子计算。由于量子退相干噪声的影响，导致在量子通信和量子计算时出现误码。通过量子误差修正，可以剔除误码，保证量子通信和量子计算的顺利进行。本项目拟以连续变量多组份Cluster纠缠态为基础，设计合适的编码和解码方案，开展连续变量量子误差修正的实验研究。该课题对于连续变量量子信息研究具有重要意义。

连续变量多组份纠 缠态是进行连续变量量子计算和量子网络研究的基本资源。以Cluster 纠缠态为基本资源，通过对一些量子模式的测量和测量结果的前馈，可以进行量子计算。量子纠错是量子计算和量子通信中比不可少的一个重要环节。由于量子退相干噪声的影响，导致在量子通信和量子计算时出现误码。通过量子误差修正，可以剔除误码，保证量子通信和量子计算的顺利进行。本项目以连续变量多组份cluster纠缠态为基础，设计可行的编码和解码方案，开展连续变量量子误差修正的实验研究。本项目的重要研究成果包括：实验实现了针对单个随机误差的五波包编码的连续变量量子纠错，多组份纠缠态光场的量子纠缠交换，高斯cluster态的量子导引，三组分高斯纠缠态的量子纠缠死亡和恢复，基于孪生光束的量子随机数发生器等。项目共发表学术论文17篇，包括npj Quantum Information 1篇， Phys. Rev. Lett. 2篇。该项目有力推动了连续变量量子信息的发展。