耗散環(huán)境下兩量子比特系統(tǒng)的量子糾纏和量子失協(xié)動(dòng)力學(xué).pdf

1、在量子信息處理與量子計(jì)算領(lǐng)域中，量子糾纏被認(rèn)為是重要的資源，在諸多量子任務(wù)中——如量子密鑰分配、量子密集編碼、量子秘密共享、量子安全直接通信、大數(shù)因子分解量子算法、量子搜索算法等，它是不可或缺的關(guān)鍵因素。量子失協(xié)(quantumdiscord)可以俘獲非糾纏態(tài)中的量子關(guān)聯(lián)，它也許能夠解釋為什么某些應(yīng)用可分離態(tài)完成的量子信息處理任務(wù)，也具有超越經(jīng)典信息處理的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槿魏我粋€(gè)真實(shí)的量子系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境之間不可避免的相互作用會(huì)導(dǎo)致量子系統(tǒng)的退

2、相干，并且不同的環(huán)境種類(lèi)以及系統(tǒng)與環(huán)境之間不同的相互作用方式會(huì)使得量子系統(tǒng)的退相干性質(zhì)完全不同，從而它的量子關(guān)聯(lián)的演化行為也不相同。所以，研究各種環(huán)境模型下量子糾纏和量子失協(xié)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而找到有效控制開(kāi)放量子系統(tǒng)的量子糾纏和量子失協(xié)的方法，構(gòu)建有用的量子信息處理系統(tǒng)是一個(gè)重要課題。本文應(yīng)用開(kāi)放量子系統(tǒng)理論和量子糾纏與量子失協(xié)基本理論研究耗散環(huán)境下兩量子比特系統(tǒng)的量子糾纏和量子失協(xié)動(dòng)力學(xué)，取得了一些具有創(chuàng)新性的研究結(jié)果。本文的主要內(nèi)容

3、如下:
　　第一章簡(jiǎn)要介紹了量子糾纏和量子失協(xié)的基本理論，主要包括量子糾纏態(tài)的定義，兩體系統(tǒng)量子糾纏的度量;量子失協(xié)的定義及兩量子比特系統(tǒng)量子失協(xié)的表達(dá)式。
　　第二章首先介紹了開(kāi)放量子系統(tǒng)演化的算子和表示方法，然后給出了振幅阻尼信道、相位阻尼信道及去極化信道的算子和表示，最后介紹了馬爾科夫近似下開(kāi)放量子系統(tǒng)的主方程。
　　第三章對(duì)初始制備在兩類(lèi)擴(kuò)展的類(lèi)Werner態(tài)(extendedWerner-likestates

4、—EWL態(tài))上的兩量子比特系統(tǒng)，研究了在振幅阻尼通道下，初始態(tài)的純度、糾纏度對(duì)量子糾纏動(dòng)力學(xué)的影響，找出了兩類(lèi)EWL態(tài)中會(huì)發(fā)生糾纏突然死亡(entanglementsuddendeath—ESD)的初始態(tài)(ESD態(tài))和不會(huì)發(fā)生ESD的初始態(tài)(ESD-free態(tài))，并用系統(tǒng)初始態(tài)的純度、糾纏度描述了這兩類(lèi)態(tài)中ESD態(tài)和ESD-free態(tài)的邊界。此外，考慮了通過(guò)局域幺正操作實(shí)現(xiàn)由ESD態(tài)到ESD-free態(tài)的轉(zhuǎn)換。
　　第四章研究了耗

5、散環(huán)境下受強(qiáng)經(jīng)典場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的兩量子比特系統(tǒng)的量子失協(xié)動(dòng)力學(xué)，考慮了兩量子比特處在獨(dú)立單模耗散腔和共同單模耗散腔兩種情況。結(jié)果表明:在這兩種情況下，量子失協(xié)動(dòng)力學(xué)依賴(lài)兩量子比特系統(tǒng)的初始狀態(tài)，而與腔的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)。對(duì)兩量子比特分別處在各自獨(dú)立的單模耗散腔的情況，發(fā)現(xiàn)存在由經(jīng)典關(guān)聯(lián)衰減到量子失協(xié)衰減的突然轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，且通過(guò)適當(dāng)選取兩量子比特系統(tǒng)的初始態(tài)，調(diào)節(jié)腔模與驅(qū)動(dòng)場(chǎng)間的失諧及腔的耗散率可以極大地延遲轉(zhuǎn)變時(shí)間。對(duì)兩量子比特處在共同單模耗散腔的情