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无机-有机二维CdSe板-二胺量子网络合成
摘要： 多孔半导体因其高比表面积的独特结构特性以及固有的光学和电子性能而备受关注。本研究展示了无机-有机二维CdSe薄片-二氨基辛烷（DAO）多孔量子网络结构的合成。研究发现，这种混合二维CdSe-DAO层状结构会解离形成多孔网络结构，同时保持CdSe薄片约1纳米的超薄厚度。此外，量子网络中的CdSe薄片在吸收光谱中显示出高度红移的激子跃迁，表明其具有强限域的电子结构。通过使用不同碳链长度的正烷基二胺进行合成控制实验，以及用油胺对DAO进行配体交换，我们探究了这种多孔结构可能的形成机制。研究表明，长链DAO之间强烈的范德华作用力可能对CdSe薄片施加显著的拉伸应力，最终导致薄片解离。进一步研究CdSe-DAO量子网络的热分解过程可形成形貌规整的CdSe纳米棒。我们认为当前这种处于强量子限域状态下的CdSe-DAO量子网络，将为多孔半导体纳米结构提供新类型，可应用于催化剂、电子器件和光电子学等多个技术领域。
关键词： 量子网络、多孔材料、半导体纳米晶体、硒化镉、二维材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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具有抗多激发效应的记忆辅助量子密钥分发
摘要： 记忆辅助的测量设备无关量子密钥分发（MA-MDI-QKD）技术近期被提出，旨在利用现有或近乎可实现的量子技术来改善QKD系统的速率-距离性能。该技术的优势在于其所需的量子存储器条件比概率性量子中继器更宽松。然而早期研究表明，要超越传统无记忆QKD方案，MA-MDI-QKD协议中的量子存储器必须具备高带宽-存储积和短相互作用时间。在各类量子存储器中，基于系综的存储器能满足部分指标要求，但通常存在多重激发效应问题。为避免该缺陷，本文提出两种新型MA-MDI-QKD方案变体——均采用单光子源实现纠缠。第一种基于量子中继器中已知的纠缠分发技术，但即使使用理想单光子源也未能展现优势。通过溯源问题本质，我们继而设计出第二种方案：即便允许单光子源存在一定缺陷，该方案仍能超越单一无记忆系统。针对该方案，我们比较了不同类型基于系综存储器的密钥率表现，证明特定类别的原子系综可有效改善速率-距离特性。
关键词： 量子密码学、量子网络、量子密钥分发（QKD）、量子存储器、单光子源、量子通信
更新于2025-09-23 15:22:29
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[Springer Theses] 二维材料中的量子限域激子 || 引言：基于二维材料的量子技术
摘要： 在量子技术这一蓬勃发展的巨擘框架下，全球相关投入已达数十亿美元且持续激增。我们利用二维材料激动人心的物理特性与技术潜力，打造出能发射单光子并捕获单自旋的原子级薄量子器件。本论文展示了二维材料与量子信息技术的融合——这是在低功耗、可扩展的芯片平台上构建混合光-物质量子网络的第一步。
关键词： 量子技术、单自旋、单光子、量子网络、二维材料
更新于2025-09-23 15:21:21
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用于单光子量子存储的弱相干脉冲
摘要： 为测试量子网络元件的效率，常采用衰减激光脉冲替代单光子。本研究从理论上分析了沿传输线传播并入射至高精细度腔镜的衰减光脉冲（其强度处于单光子水平）的存储动力学过程。该存储通过将光子激发受控转移至腔内原子的亚稳态实现，此过程借助精心设计的拉曼跃迁激光脉冲完成——该脉冲既驱动原子运动，又最大限度降低腔镜反射。我们测定了采用单光子存储优化方案所达到的弱相干脉冲存储效率，确定了关键性能指标，并明确了任意脉冲在何种条件下其存储动力学趋近于单光子情形。本理论框架可推广至各类输入脉冲及由自旋系综构成的量子存储器，为制定最优存储与读出方案奠定了基础。
关键词： 存储效率、单光子、弱相干脉冲、量子网络、量子存储器
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用光子数叠加态实现远程原子间的确定性量子态转移
摘要： 我们提出了一种基于光子数叠加态（PNSS）实现远距离存储节点间确定性量子态转移的量子网络协议。该方案中，量子节点是由光子通道连接的高精细度光学腔内囚禁的单原子系统。发送端原子塞曼态叠加所承载的量子信息，通过腔辅助拉曼散射过程被精确映射到线偏振腔光子的PNSS上。这些光子传输至接收腔后，将以单位概率被相干吸收，在第二个原子上重建相同叠加态，从而确保远距离节点间的高保真态转移。我们首先将该方法应用于光子量子比特，证明这种叠加态相比单光子偏振态具有同等可靠的抗传播损耗能力，且多光子传输限制不会影响过程保真度。随后在保留量子比特优势的基础上，我们将该技术拓展至信息容量更高的光子三态态转移场景。这种可靠高效的方案还有望实现量子网络中纠缠的长距离分发。
关键词： 光子三态，光子比特，量子网络，量子态转移，纠缠分发，光学腔，拉曼散射，光子数叠加态
更新于2025-09-23 15:21:01
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量子网络的多功能相对熵界限
摘要： 我们为两个参与方通过量子网络采用通用自适应通信协议共享的最大纠缠量子比特数（或私有比特数）提供了一个普适上界，该情况下经典通信的使用不受限制。尽管我们的结果沿用了Azuma等人（2016年《自然·通讯》7卷13523页）将网络划分为两部分的思路，但我们的方法放宽了其严格限制——即仅采用单一纠缠度量来量化信道生成的最大纠缠量。特别地，在我们的上界中，度量标准可针对每个信道单独选择，以实现尽可能紧致的效果。这使得我们能够对网络中每个Choi可模拟信道应用相对熵纠缠度量（该度量通常能给出最先进的上界），即使其他信道不具备此特性。我们还开发了计算工具或边界方法，用于求解具有相位旋转不变性的信道的最大相对熵纠缠度，特别是给出了量子比特振幅阻尼信道最大相对熵纠缠度的解析公式。
关键词： 量子网络，量子通信，量子信息
更新于2025-09-23 15:21:01
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远程量子节点间的连续变量纠缠提纯
摘要： 量子网络的发展依赖于远程量子节点之间的高质量纠缠。现实中不可避免的退相干会限制纠缠量子节点的质量，但纠缠提纯技术可以解决这一问题。我们提出了一种实验上可行的方案，可在远程量子节点间实现连续变量纠缠的生成、存储与提纯，该方案仅需原子系综量子存储器与平衡零拍探测（BHD）。初始时，一份在传输过程中存在相位涨落的双体纠缠光态被存储于两个远程原子系综中，从而使原子系综形成纠缠。在存储寿命期内，通过向这两个原子系综分发并存储另一份纠缠光模，基于BHD结果的筛选可实现原子自旋波纠缠的提纯。本方案为下游应用提供了远程量子节点间的高度纠缠态，并支持向大规模量子网络中的多体纠缠提纯扩展。
关键词： 平衡零差检测、连续变量、纠缠提纯、量子网络、原子系综
更新于2025-09-23 15:21:01
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量子点中可扩展网络架构的自旋-光子模块
摘要： 在空间分离节点间实现可靠的信息传输，是构建可扩展量子技术网络架构的基础。半导体量子点中的自旋量子比特是量子信息处理的有力候选者。然而，如何从现有实验迈向可扩展量子处理器仍面临设计挑战。我们提出一种由自旋单重态-三重态量子比特与单微波光子构成的?？榛桨?，证实可实现自旋量子比特与量子光场间相互作用的高度精准调控。该方案不仅能以98%的效率制备特定形状的单光子，还能在远程节点间确定性实现保真度达90%的量子态转移与纠缠生成。此自旋-光子?？橐崖闾囟ň来硇榈你兄狄?，为构建可扩展量子网络架构提供了可行路径。
关键词： 量子点、自旋量子比特、量子网络、微波光子、量子态转移
更新于2025-09-23 15:19:57
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利用电信C波段量子点的高相干发射实现量子隐形传态
摘要： 在量子网络中连接独立节点的一种实用方法是利用标准电信光纤网络传输光子。这需要在1550纳米波长波段产生亚泊松分布的光子源，且光子相干时间要足够长，以支持量子网络核心的多种基于干涉的技术。我们在此展示，液滴外延生长的砷化铟/磷化铟量子点在电信C波段发光，在低功率非共振激发下可产生相干时间超过1纳秒的光子，并证明这些相干时间能使该量子点与C波段偏振编码激光量子比特实现接近最优的干涉——其可见度仅受量子点多光子发射限制。通过使用纠缠光子，我们进一步展示了这种量子比特在六个不同基矢下的隐形传态，平均后选择保真度达到88.3±4.0%。除直接应用于远距离量子通信外，这些量子点的高相干特性对未来基于自旋的电信量子网络应用也极具前景。
关键词： 量子点，电信C波段，量子网络，量子隐形传态
更新于2025-09-19 17:13:59
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量子点按需产生的光子纠缠交换
摘要： 光子纠缠交换——一种无需直接相互作用即可使光子产生纠缠的流程——既是量子力学的基本验证手段，也是实现量子网络的关键资源。非经典光的概率性光源曾被用于纠缠交换的开创性演示，但量子技术应用需要"一键式"操作的量子单发射器。然而由于纠缠态生成对效率和纯度有着严苛要求，这一目标成为巨大挑战。我们在此展示了一个概念验证实验：利用砷化镓量子点按需产生无需光谱和时间滤波的偏振纠缠光子对，实现全光子纠缠交换。此外，我们开发了一个能定量复现实验数据并提供交换操作性能关键指标的理论模型。该理论分析还指明了如何改进现有纠缠光子源，以满足量子点在长距离量子通信协议中应用的要求。
关键词： 量子通信、量子点、纠缠交换、量子网络
更新于2025-09-19 17:13:59