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耗散环境中产生与保护量子纠缠的研究

韩林倩  
【摘要】:在开放量子系统中,量子系统与环境之间的相互作用会引起量子系统的退相干效应,进而破坏系统内部的量子纠缠,限制了量子纠缠在量子信息领域的实际作用。因此,近年来广大学者都致力于如何保护量子相干性,相应的一些方法也应运而生。本文的研究基于无相互作用的两个腔-原子耦合系统,主要分析了弱测量方案和动力学退耦在耗散环境中对量子系统的保护能力。首先在马尔科夫环境中,通过求解主方程讨论了系统的动力学演化以及两个远距离原子之间的纠缠特性。分析了弱测量方案和动力学退耦方案对量子纠缠的保护作用,弱测量强度越接近零,纠缠保持在最大值的时间越长。但是经历一定时间的演化之后,弱测量方案保护下的共生纠缠值会迅速衰减;而在动力学退耦方案的保护下,量子纠缠随着时间的退化速度会明显减缓。在原子耗散存在的非马尔科夫环境中,通过贝尔测量成功地诱导了两个远距离原子之间的纠缠。分别在有无原子耗散的两种环境中,通过解薛定谔方程求解了翻转脉冲作用下波函数的解析解。动力学解耦能有效抑制非马尔科夫环境的记忆效应。弱测量方案抑制振幅阻尼型退相干的能力更强,不管是原子耗散还是腔耗散,都能有效抑制。本文还提出了将上述两种方案结合在一起的保护方案,称作复合保护方案。在马尔科夫环境中,通过复合方案可以使两个远距离原子间的纠缠在较长时间内保持稳定;而在原子耗散存在的非马尔科夫环境中,单独利用弱测量方案和动力学解耦的效果并不理想,而复合方案可以有效地抵制耗散环境。在不同的环境中,复合方案表现出了更强的保护能力,这为高维纠缠的保护提供了一定的理论参考。


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