弯曲时空效应下的量子评估

【摘要】：随着量子通信的迅猛发展,远距离量子通信不可避免的要考虑相对论效应的影响。研究相对论框架下的量子态的演化不仅对远距离量子通信有重要的影响,而且对于量子力学和相对论这两种基本理论的理解也有非常积极的推动作用。基于此,我们重点研究了相对论效应对量子菲谢尔信息的影响,探讨了 Unruh效应对不同态参数的影响。此外,我们还针对噪声通道引起的消相干提出了一种有效可行的保护方案。研究成果如下:(1)我们探讨了多体系统中相对论效应对量子菲谢尔信息和量子非局域性的影响。并且发现对于特定的目标态|ψ1,2...N=(cosθ|0(?)N+sinθe1φ|1(?)N),量子态权重参数的量子菲谢尔信息不仅不受非惯性系的影响,而且也不受初始态粒子数量的影响。这两个结论具有重要的实际意义,因为这意味着在实际的量子通信过程中如果把信息编码在权重参数上,那么量子态将不受Unruh效应的影响。而且,多点间量子信息的传递的也需要用到多粒子量子态。此外,我们还发现,初始态的相位参数的菲谢尔信息在区间0θ≤π/4上单调递增。但是当一个子系统处于加速状态时,在区间arcsin(?)/3θπ/4上,终态的相位参数的菲谢尔信息Fφ大于θ等于π/4的时候的相位参数的菲谢尔信息的值。而且随着处于加速状态的子系统数量的增加,这个区间会进一步增大。譬如,当有两个子系统处于加速状态时,相应的区间为arcsin(?)/5θπ/4。(2)我们还探讨了量子态在弯曲时空中的演化规律,研究了相对论效应对不同量子属性的影响。主要结论如下:由于弯曲时空背景下场量子化的不对等性,具有相同非最大量子属性(量子非局域性或者量子菲谢尔信息)的初始态将沿着两条不同的轨迹衰减。此外,相对论效应不仅会影响量子态相位参数的菲谢尔信息,而且会破坏量子态相位参数的菲谢尔信息的物理结构。但是,相对论效应虽然会影响量子态的非局域性,却不会影响其物理结构。(3)针对在实际的量子信息处理过程中,外界环境必然会对量子系统产生干扰,致使量子态遭受消相干。我们在过滤操作方法的前提下,提出一种具有实验可行性的抑制幅值阻尼消相干的方案。结果显示,该方案确实可以有效的完成抑制消相干的作用。所以对于实际的量子信息处理具有确切的指导意义。