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《西安邮电大学》 2019年
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量子相干非局域优势与贝尔非定域性层级关系研究

王小敏  
【摘要】:量子相干性和量子关联从不同的侧面揭示了量子态的新奇性质。目前人们已经提出了许多不同的量子关联度量方案,例如贝尔非定域性、量子纠缠、量子导引和量子失谐,它们对于各种量子信息处理来说发挥着至关重要的作用。对于双量子比特态,这些量子关联之间的层级关系也已经被确定,特别是贝尔非定域性由于其在量子力学中的基础性地位而一直被广泛关注。另外,量子相干性被认为比各种形式的量子关联更为基本,特别是最近人们基于量子相干的资源理论框架提出了量子相干非局域优势的概念并揭示了它与量子纠缠的关系。进一步研究它与贝尔非定域性之间的层级关系也是一个非常有意义的问题。首先,我们以双量子比特态为对象,利用l_1范数相干性和相对熵相干性两种度量方式研究了量子相干非局域优势与贝尔非定域性的层级关系。对于具有对角关联矩阵的双量子比特态,我们从几何上严格地证明了量子相干非局域优势是比贝尔非定域性更强的量子关联。对于一般的双量子比特态,数值模拟表明这种层级关系仍然成立,即能够实现量子相干非局域优势的态构成了具有贝尔非定域性的态的子集。我们还研究了量子相干非局域优势与量子隐形传态保真度的关系,发现具有量子相干非局域优势的态都可以作为量子隐形传态的信道,即它们总是会给出好于所有经典情形的保真度。同时,我们还提出了一种基于量子相干非局域优势的量子关联度量方案,它可以用来定量研究两体系统中量子相干非局域优势的大小,也便于与其它量子关联度量进行对比。其次,我们研究了海森堡XXZ模型中自旋轨道耦合引起的DM相互作用对量子相干非局域优势的影响。计算结果表明系统温度的升高总是抑制量子相干非局域优势的大小,而增加量子比特之间z方向的自旋耦合强度则有利于量子相干非局域优势的提高。此外,DM相互作用强度对量子相干非局域优势的影响取决于系统的温度大小,在高温区域DM相互作用越强量子相干非局域优势的值越大,并且能够实现量子相干非局域优势的态的范围更广,而低温时的情形则正好相反。我们针对该模型的计算结果也例证了双量子比特系统中量子相干非局域优势与贝尔非定域性层级关系的普适性。
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