耗散环境下两量子比特系统的量子纠缠和量子失协动力学

【摘要】在量子信息处理与量子计算领域中,量子纠缠被认为是重要的资源,在诸多量子任务中——如量子密钥分配、量子密集编码、量子秘密共享、量子安全直接通信、大数因子分解量子算法、量子搜索算法等,它是不可或缺的关键因素。量子失协(quantumdiscord)可以俘获非纠缠态中的量子关联,它也许能够解释为什么某些应用可分离态完成的量子信息处理任务,也具有超越经典信息处理的优势。因为任何一个真实的量子系统与周围环境之间不可避免的相互作用会导致量子系统的退相干,并且不同的环境种类以及系统与环境之间不同的相互作用方式会使得量子系统的退相干性质完全不同,从而它的量子关联的演化行为也不相同。所以,研究各种环境模型下量子纠缠和量子失协的动力学性质,进而找到有效控制开放量子系统的量子纠缠和量子失协的方法,构建有用的量子信息处理系统是一个重要课题。本文应用开放量子系统理论和量子纠缠与量子失协基本理论研究耗散环境下两量子比特系统的量子纠缠和量子失协动力学,取得了一些具有创新性的研究结果。本文的主要内容如下：第一章简要介绍了量子纠缠和量子失协的基本理论,主要包括量子纠缠态的定义,两体系统量子纠缠的度量；量子失协的定义及两量子比特系统量子失协的表达式。第二章首先介绍了开放量子系统演化的算子和表示方法,然后给出了振幅阻尼信道、相位阻尼信道及去极化信道的算子和表示,最后介绍了马尔科夫近似下开放量子系统的主方程。第三章对初始制备在两类扩展的类Werner态(extendedWerner-likesta-tes-EWL态)上的两量子比特系统,研究了在振幅阻尼通道下,初始态的纯度、纠缠度对量子纠缠动力学的影响,找出了两类EWL态中会发生纠缠突然死亡(entanglementsuddendeath-ESD)的初始态(ESD态)和不会发生ESD的初始态(ESD-free态),并用系统初始态的纯度、纠缠度描述了这两类态中ESD态和ESD-free态的边界。此外,考虑了通过局域幺正操作实现由ESD态至ESD-free态的转换。第四章研究了耗散环境下受强经典场驱动的两量子比特系统的量子失协动力学,考虑了两量子比特处在独立单模耗散腔和共同单模耗散腔两种情况。结果表明：在这两种情况下,量子失协动力学依赖两量子比特系统的初始状态,而与腔的初始状态无关。对两量子比特分别处在各自独立的单模耗散腔的情况,发现存在由经典关联衰减到量子失协衰减的突然转变现象,且通过适当选取两量子比特系统的初始态,调节腔模与驱动场间的失谐及腔的耗散率可以极大地延迟转变时间。对两量子比特处在共同单模耗散腔的情况,发现对系统的一些初始态,量子失协先增加然后减小到一个稳定值,而对系统的另一些初始态,量子失协单调(或振荡)地增加到一个稳定值。此外,在这种情况下还发现了量子失协产生的现象。第五章是对全文的总结与展望。
【作者】杨百元；
【导师】方卯发；
【作者基本信息】湖南师范大学，光学，2014，博士
【关键词】两量子比特系统；量子纠缠；纠缠突然死亡；量子失协；耗散动力学；

【参考文献】
[1]曹幸.老年人视角下的社区公园景观色彩研究[D].厦门大学,设计艺术学,2014,硕士.
[2]任周桥.土地利用规划辅助设计与修编系统研究[D].武汉大学,2004.
[3]陈海丽.蔗糖精制脱色用颗粒活性炭的制备研究[D].中国矿业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[4]孙丰超.葛根素和山核桃叶总黄酮对TBBPA诱导斑马鱼胚胎发育毒性的保护作用及其机制的研究[D].浙江中医药大学,中西医结合基础,2013,硕士.
[5]孙得利.边缘法学视角的新农村犯罪预防研究[D].江西农业大学,思想政治教育,2012,硕士.
[6]陈清.电网经营企业的风险管理与研究[D].华北电力大学（北京）,技术经济及管理,2004,硕士.
[7]魏轶婷.嵌入式纸币号码识别系统[D].沈阳工业大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[8]周艳欣.零售企业客户分析模型的构建与研究[D].首都经济贸易大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[9]时鲁艳.基于SIFT算法的双目视觉目标识别与定位[D].北京交通大学,2013.
[10]杨永西.精密播种机工作状况实时监测系统研究与开发[D].吉林大学,农业机械化工程,2013,硕士.
[11]唐美兰.镜像中的“自我”呈现[D].湖南师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[12]鲁艺.论新浪微博中危机事件的舆论形成及效应[D].东北师范大学,传播学,2012,硕士.
[13]边秀奇.纤维沥青碎石表层应用技术研究[D].长安大学,道路与铁道工程,2013,硕士.
[14]张伟.高速破片侵彻作用下舰船舱壁结构型式及动态响应研究[D].江苏科技大学,船舶与海洋结构物设计制造,2014,硕士.
[15]兰晓.当代文化语境中的村落民俗研究[D].青海师范大学,民俗学,2012,硕士.
[16]张兰芳.从目的论角度谈合成橡胶项目技术交流口译[D].外交学院,外国语言学与应用语言学,2014,硕士.
[17]王荣辉.基于C/S结构的企业信息管理系统的研究与应用[D].合肥工业大学,2004.
[18]王坚强,龚岚.基于期望值-混合熵的区间概率模糊随机多准则决策方法[J].控制与决策,2009,07:1065-1069.
[19]景国泉.埋地管道的极限载荷计算与风险评价[D].南京工业大学,2003.
[20]杨阳.参与的意义—公共参与方式的另类解读[D].复旦大学,广播电视学,2012,硕士.
[21]陈冰,刘宇,田芬.银行业CRM应用研究系列专题(二)中国银行业实施CRM面临的有关问题[J].中国金融电脑,2002,08:63-66.
[22]黄耀波,唐海定,章欢,翁国庆.基于遗传神经网络的电动汽车锂电池SOC预测[J].机电工程,2013,10:1255-1258.
[23]徐德威.吉林省西部农村敬老院发展问题研究[D].长春工业大学,社会保障,2013,硕士.
[24]ZAINZAHRAN（简）.现代启发式优化方法研究及其在单元机组协调控制中的应用[D].华北电力大学,控制,2014,博士.
[25]粟怡.中国企业海外并购的财务风险研究[D].长安大学,会计学,2013,硕士.
[26]李凤坤.别墅小区宽带网络系统设计方案[J].中国住宅设施.2003(07)
[27]罗洁.金融发展、FDI技术溢出效应与经济增长[D].中北大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[28]郑伟.具有时延及丢包的不确定网络控制系统的模型预测控制[D].哈尔滨理工大学,应用数学,2012,硕士.
[29]张英雪.异化的“自由女性”[D].吉林大学,英语语言文学,2014,硕士.
[30]沈源源.DTRO+卷式RO工艺处理垃圾渗滤液的优化研究[D].西南交通大学,市政工程,2014,硕士.
[31]王梦.蜂窝网无线定位技术研究及参数估计[D].北京交通大学,电路与系统,2013,硕士.
[32]罗希.中国行政问责制的现状分析与对策思考[D].首都师范大学,政治学理论,2013,硕士.
[33]于维民,宋占生,姚迈.南钢中板厂2500中板轧机万向连轴器花键轴叉头强度分析[J].一重技术.1998(04)
[34]杨萍萍.分布式数据的反skyline查询算法研究[D].苏州大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[35]吕媛媛.耐力训练诱导AMPK对小鼠骨骼肌PGC1/ERRα结合量影响[D].北京体育大学,运动人体科学,2013,硕士.
[36]王凤军.船舶避碰仿真平台设计[D].大连海事大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[37]黄洁.对外汉语综合课教学设计案例—《你在哪儿学习》[D].华中师范大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[38]朱永波.石墨烯改性LiFePO_4正极材料的制备及电化学性能研究[D].中国海洋大学,2014.
[39]钟福春.MLPA在早期自然流产胚胎绒毛染色体异常快速检测中的应用[D].福建医科大学,临床检验诊断学,2014,硕士.
[40]张焕新.纤维艺术信息传递方式的创新研究[D].大连工业大学,设计艺术学,2012,硕士.
[41]李雪梅.中国中小企业集群竞争优势分析[D].东北财经大学,产业经济学,2003,硕士.
[42]闫堃.浅谈汉字形态在二维空间中的运用[J].艺术科技,2013,10:62.
[43]高志挺.基于内蒙古煤炭资源开发的草原生态补偿机制研究[D].内蒙古师范大学,区域经济学,2013,硕士.
[44]李静,韦巍,辛焕海,彭勇刚.基于概率潮流的风电分布式电源优化配置[J].电力系统自动化,2014,14:70-76.
[45]朱锂坤.论国际直接投资对我国对外贸易的作用[D].苏州大学,经济学,2003,硕士.
[46]郜睿.新疆电视台硬盘播出系统设计[D].大连理工大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]张婧.《长相思》剧本及其创作阐述[D].中国戏曲学院,戏曲,2014,硕士.
[48]于洪波.工程管理公司采购团队管理研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[49]张立.纳米组装体的可控制备及其在细胞成像分析中的应用研究[D].西南大学,2010.
[50]刘杨.钙敏感受体在糖尿病大鼠心肌损伤中的作用[D].哈尔滨医科大学,药理学,2012,硕士.