量子微波制备方法与实验研究进展*

苗强 李响 吴德伟 罗均文 魏天丽 朱浩男

(空军工程大学信息与导航学院, 西安 710077)

1 引 言

量子信息科学建立在量子力学的叠加性、纠缠性、非局域性和不可克隆性等特性的基础上, 可以突破现代经典信息技术量测的物理极限, 开拓了与经典电磁应用方式具有本质区别的全新信息处理功能[1]. 目前正在研究利用的基于空间传播场的量子信息技术主要包括量子通信、量子定位、量子雷达等[2−4]. 由于高能单光子在光子探测等实际应用中具有优势, 使得光学波段量子信息技术的研究与应用在当前量子信息技术发展进程中占据主导地位. 然而, 光波的自由空间传输受天气条件及大气尘埃、粒子影响较大. 相对于可见光及其他频段电磁信号, 微波受大气环境影响较小, 云雾穿透能力较强, 而且在高功率信号产生以及接收探测等方面具有一定的优势, 现行很多基于自由空间传播场的信息传输系统工作于微波波段.

近年来, 科研工作者们已通过多种不同方式在实验中发现或制备了微波频段的非经典电磁场–量子微波, 如微波单光子、微波纠缠光子对、压缩态微波场和纠缠态微波场等. 量子微波信号既保留了经典微波信号在空间中的远距离传播能力, 又具有非经典的量子特性, 在大尺度动态空间环境中具有重要的应用前景, 甚至会对传统的通信、导航、雷达等领域产生颠覆性影响. 量子微波的生成为微波频段量子信息处理……