收藏本站
《安徽大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

开放系统中量子关联动力学研究

石甲栋  
【摘要】:量子关联是量子信息处理和量子通信任务的重要资源。然而,任意的开放量子系统都不可避免地与周围的噪声环境发生耦合作用而导致系统的量子关联迅速衰减甚至猝死,即量子退相干现象。因此,研究开放系统中量子退相干及关联动力学行为、探索噪声环境的特征及噪声带来的影响对推动量子信息的应用具有深远的意义。本文针对开放系统中量子关联的复活性、鲁棒性及信息流动进行了相关的研究;基于量子弱测量和翻转测量,提出了开放系统中量子失谐的增强方案和局域噪声环境中的纠缠纯化方案,并取得了以下研究成果:(1)研究了双边量子系统中的单个量子位与局域非马尔科夫(non-Markovian)环境相耦合的系统关联动力学行为及其纠缠分配的情况。结果表明:量子系统与环境的耦合可以引起纠缠阻尼衰减和复活,而系统的纠缠最终趋于一个定值。此外,通过分析复合系统中量子关联的分配和信息的流动,揭示了纠缠复活行为内在的non-Markovian机制。为了定量地描述系统中信息的流动情况,我们研究了真实的三体关联v(ρABE)、最大的双边量子互信息Imax(ρij)和局域单体信息Iloc(ρi)随时间变化的导数,并且给出了这三者之间明确的动态关系,这将给non-Markovian机制提供一个新的见解。(2)探讨了局域噪声信道中Bures distance失谐的复活现象和对抗环境的鲁棒性,并和共生纠缠进行了比较。结果表明:两粒子Bell对角态与局域噪声信道发生相互作用时,噪声强度增加到一定程度将会摧毁系统的量子关联。特别是,去极化信道中的Bures distance失谐在消失后会复活,而纠缠直接衰减到死亡。另一方面,杂化信道中下降的初始条件能使Bures distance失谐在有限时间内衰减得更平稳,但会加速纠缠的死亡。在这个意义上,Bures distance失谐在对抗噪声环境方面比纠缠更具有鲁棒性。此外,当特定初始态遭受不同的杂化信道时,环境的转换对纠缠的演化没有任何影响,却导致Bures distance失谐出现一些奇异的现象,即当比特翻转错误和比特相位翻转错误以相同的概率发生时Bures distance失谐的演化轨迹是一致的。最后,为了更好地了解这些现象,我们给出了 Bell对角态的几何解释。(3)研究了两比特分离量子态与局域噪声环境相互作用时量子失谐的生成情况,并基于量子弱测量和翻转测量提出了一系列可行的方案来提高失谐的强度。数值模拟表明,我们的增强方案可以有效地提高量子失谐的大小,这主要是由于量子操作改变了量子态中基态和激发态的比重,从而影响了量子态的相干性。此外,我们可以获得所有方案对应的量子失谐的解析表达式,并探索了成功概率和测量强度之间的权衡关系。(4)基于量子弱测量,我们提出了一系列纯化局域噪声环境中两比特纠缠的理论方案。结果表明:只要测量强度和态参数满足一定条件时,任意初始态都可以直接纯化为最大纠缠态。此外,所有方案的成功概率不仅取决于测量强度,而且与初始态存在密切的联系。
【关键词】:开放量子系统 量子关联 量子纠缠 纠缠纯化 弱测量
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O413
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-10
  • 第一章 绪论10-18
  • 本章参考文献13-18
  • 第二章 开放量子系统和量子关联概述18-40
  • 2.1 开放系统和量子退相干18-22
  • 2.2 开放系统量子态演化22-24
  • 2.3 量子纠缠与量子关联24-35
  • 2.3.1 量子纠缠态的概念24-27
  • 2.3.2 量子纠缠的度量27-31
  • 2.3.3 量子关联的度量31-35
  • 本章参考文献35-40
  • 第三章 开放系统中量子纠缠复活和信息流动的研究40-53
  • 3.1 两比特纠缠态的演化40-42
  • 3.2 量子纠缠的分配42-45
  • 3.3 信息在系统中的流动45-49
  • 3.4 本章小结49-50
  • 本章参考文献50-53
  • 第四章 开放系统中量子关联复活和鲁棒性研究53-64
  • 4.1 两比特X态在退极化信道中的动力学行为53-57
  • 4.2 两比特X态在杂化信道中的动力学行为57-59
  • 4.3 几何物理解释59-61
  • 4.4 本章小结61-62
  • 本章参考文献62-64
  • 第五章 基于量子弱测量提高量子失谐64-75
  • 5.1 两比特分离态在幅值阻尼信道中的演化64-65
  • 5.2 量子discord的生成及其动力学行为65-66
  • 5.3 基于量子弱测量提高量子discord的生成幅度66-71
  • 5.4 本章小结71-73
  • 本章参考文献73-75
  • 第六章 基于量子弱测量纯化开放系统中的量子纠缠75-86
  • 6.1 无退相干环境下的纠缠纯化75-78
  • 6.2 双边相同噪声环境下的纠缠纯化78-82
  • 6.2.1 两个独立的振幅阻尼信道中纠缠纯化78-80
  • 6.2.2 两个独立的相位阻尼信道中纠缠纯化80-82
  • 6.3 双边不同噪声环境下的纠缠纯化82-83
  • 6.4 本章小结83-84
  • 本章参考文献84-86
  • 第七章 总结及展望86-88
  • 致谢88-90
  • 研究生期间取得的学术成果90-91

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;中国科大首次发现量子关联可以不被环境破坏[J];中国科技信息;2010年11期
2 ;中国科学技术大学:首次发现量子关联可以不被环境破坏 首次在实验上验证了过氧化物的存在[J];安徽科技;2010年05期
3 许金时;李传锋;张永生;郭光灿;;量子关联[J];物理;2010年11期
4 桂卫军;江民斌;;一类X-态量子关联的几何测量[J];量子电子学报;2011年04期
5 王飞;肖明;;非绝热消除条件下输出边频量子关联[J];光学学报;2012年12期
6 樊开明;张国锋;;阻尼Jaynes-Cummings模型中两原子的量子关联动力学[J];物理学报;2013年13期
7 席政军;李永明;;测量诱发的关联分布[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2013年09期
8 周涛;龙桂鲁;傅双双;骆顺龙;;量子关联简介[J];物理;2013年08期
9 张国锋;;固态格点自旋体系中的量子关联[J];物理;2013年08期
10 杜少将;夏云杰;满忠晓;张英杰;段德洋;;基于弱测量操作下的量子关联动力学及关联转移[J];光学学报;2013年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王堃;张秀婷;崔亮;杨磊;李小英;;便携式全光纤量子关联光源[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
2 荣星;王梓翔;金芳洲;耿建培;冯鹏博;徐南洋;王亚;居琛勇;石名俊;杜江峰;;固体体系中基于量子失谐的无纠缠量子关联的研究[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年
3 胡雪元;;局域信道的量子关联产生能力[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
4 刘金明;郭慧;张成杰;C.H.Oh;;噪声环境下三体类W态的量子关联动力学[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
5 崔亮;杨磊;李小英;;基于光子晶体光纤的量子关联光子对[A];第十三届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];2008年
6 何琼毅;王猛;龚旗煌;;连续变量多体系统中的量子关联及其应用探讨[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
7 李艳杰;刘金明;;极性分子摆动态的三体量子关联特性[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
8 樊开明;张国锋;;T-C模型中两原子量子关联与量子纠缠的分析[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
9 郭苗军;周海涛;王丹;张俊香;朱诗尧;;铯原子汽室中频差18.4GHz量子关联的产生[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
10 荆杰泰;;利用级联四波混频过程产生量子关联多光束的实验研究(英文)[A];第十六届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2014年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 吴长锋;中国科大首次发现量子关联可以不被环境破坏[N];科技日报;2010年
2 记者 吴长锋 通讯员 杨保国;经典噪声环境存在量子关联恢复现象[N];科技日报;2013年
3 记者 李陈续 通讯员 杨保国;我科学家观测到经典噪声环境中量子关联恢复现象[N];光明日报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭苗军;铯原子系统中量子关联及光子晶体特性的实现[D];山西大学;2014年
2 刘思远;多体系统中的量子关联分配及相关问题[D];西北大学;2015年
3 徐玉良;自旋系统量子关联与量子相变[D];曲阜师范大学;2015年
4 王国友;开放系统的量子非马尔科夫性和量子关联[D];湖南师范大学;2015年
5 张超;基于高保真度多光子纠缠源的量子关联实验研究[D];中国科学技术大学;2016年
6 金芳洲;基于自旋体系的量子关联的实验研究[D];中国科学技术大学;2016年
7 郭有能;经典噪声环境下量子系统的量子关联动力学[D];湖南师范大学;2015年
8 杜少将;量子关联动力学演化及其优化调控[D];曲阜师范大学;2015年
9 王冬梅;腔QED和超导量子比特系统中的几何量子关联的控制[D];浙江大学;2016年
10 武少雄;量子关联及量子开放系统量子特性的理论研究[D];大连理工大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁树琴;粒子在格点环上的量子行走[D];山西大学;2014年
2 岑学琴;关于量子系综对和量子系综序列量子关联性的研究[D];陕西师范大学;2015年
3 王红丽;铯原子介质中受激拉曼四波混频增益的实验研究[D];山西大学;2015年
4 马凌宇;高斯量子discord的远程传输[D];山西大学;2015年
5 李卫东;耗散电路量子电动力学系统中量子关联的研究[D];江西师范大学;2015年
6 温苏菁;非均匀海森堡自旋链量子关联的控制与传输研究[D];江西师范大学;2015年
7 李欣;自旋链系统中的量子关联研究[D];山西大学;2014年
8 王琳;开放系统的量子关联和相干性的研究[D];大连理工大学;2015年
9 杨振华;双模连续态量子关联的度量[D];大连理工大学;2015年
10 范为;开放系统中量子关联的理论研究[D];浙江大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026