量子关联研究综述

由EPR佯谬,薛定谔“猫态”等超越直观的纯量子现象产生的量子纠缠理论从其概念提出以来一直被人们认为既是量子理论最为重要的概念之一,也是在量子通讯中实现“稠密编码”和“隐形传态”的关键。然而,最近研究结果显示,量子纠缠并不能够完全解释量子关联所有特性。人们发现,除了纠缠以外,还存在对量子信息和量子计算具有极其重要意义的其它非经典关联,如量子失协是一个纯量子比特确定性量子计算机具有计算效率的原因。这说明,量子失协完全可以成为量子计算新的一种资源。文章介绍了非经典关联（包括量子纠缠）的基本概念及其度量方法,对量子失协在各类模型中表现出的量子关联特性进行分析和与量子纠缠,经典关联比较,从而体现出在各类量子体系中对量子失协进行研究的意义,同时引导理论和实验研究者去研究量子失协的潜在研究价值。     

一类两体非X-型量子态的量子失谐

量子失谐是近年来被发现的除量子纠缠外很重要的一种量子关联,是量子信息中两种表达式的差异.针对两体X-型量子态的量子失谐的研究有很多,但对两体非X-型量子态的研究较少.讨论一类含4个参数的两体非X-型量子态的量子失谐.通过对量子测量进行酉变换,得到经典量子关联.最后运用拉格朗日乘数法来求其量子失谐的极值,给出这类两体非X-型量子态量子失谐的解析解.     

刻画失谐消失量子信道的算子和表示

获得了失谐消失量子信道的算子和表示,进一步证明了信道Φ是失谐消失信道的充分必要条件是极大纠缠态在ΦI_d下的像的量子失谐为零。     

含噪量子广播信道容量定理的求证与应用

量子广播信道是量子网络通信的基础。信道容量是信道最基本的特征,要利用信道进行有效可靠的通信,必须首先知道信道的容量。研究一个发送者、两个接收者的量子广播信道的容量问题。利用纠缠产生编码定理,求证了含噪量子广播信道容量定理,获得了含噪量子广播信道的经典-量子容量区域和量子-量子容量区域,并将该定理推广到量子去极化信道中,计算得到量子去极化广播信道的经典-量子容量区域。     

基于关联方向测量的量子关联

通过讨论量子失协的上界,给出可达熵量子关联态的一个必要条件．对于双量子比特系统,利用可获得经典关联的最佳测量定义了关联方向上最小的量子失协,分析得到该度量是量子失协很好的逼近结果．最后,讨论量子关联的动力学过程,发现量子关联在衰减的过程中出现了突然的改变,利用关联方向上最小的量子失协给出了该现象的合理解释．     

一维XXZ环形自旋链中的量子关联

研究了系统尺度L=8的一维XXZ环形自旋链中的两体和多体量子纠缠以及两体量子失协，在这个过程中，充分考虑了温度和粒子间隔对纠缠和量子失谐的影响．结果发现，同种情况下，三体和四体纠缠比两体的更加“强壮”，且在低温条件下，利用多体纠缠可以探测到系统发生量子相变的临界点．与纠缠相比，量子失谐可以在较高温度下存在，且在相变点处总是表现出尖峰行为，这使得量子失谐在探测相变点方面更具优越性．     

光子晶体中外驱动场作用下单原子动力学性质研究

讨论了各向异性光子晶体中外驱动场作用下单原子的动力学性质．通过理论分析和数值计算发现：原子上能级的布居数将出现周期性振荡的性质,其振荡的频率和振荡的幅度与驱动场的作用强度,驱动场与共振频率失谐度δ以及原子上能级与光子晶体带边间相对位置将直接影响到原子的动力学特性．     

非最大量子纠缠信道的量子态传送——在腔QED系统中利用非最大三粒子纠缠GHZ态传送未知原子态

讨论在腔QED中如何利用非最大三粒子纠缠GHZ态实现未知单原子态、两原子纠缠态的概率隐形传送.在量子态传送过程中需要引入一个辅助粒子以解决使用非最大纠缠量子信道导致的态畸变问题.本方案在两原子与腔相互作用的整个过程中,由于经典场同时对两原子进行驱动,量子态的演化不依赖于腔场的态,因而不受腔泄漏和热腔场的影响.     

相互作用的量子比特在不同环境下的共生纠缠度和量子失协分析

研究了初始纠缠的量子比特在不同的环境下共生纠缠度和量子失协的动力学演化.在所研究的几种模型中,发现共生纠缠度强烈地依赖于初始环境,并在演化过程中发生纠缠死亡现象.共生纠缠度和量子失协在演化过程中均出现坍塌和复苏效应,但当量子比特间的相互作用为零时,坍塌和复苏效应消失.可无论在何种情况下,量子失协均不会减小到零,即仍能反映量子比特和系统间的量子关联,显示量子失协比量子纠缠具有更强的抗退相干能力.因此量子失协可作为获得有效量子信息的一种更有效的量子资源.     

与Λ型三能级原子非共振相互作用的双模压缩真空场的压缩特性

研究了双模压缩真空场与Λ型三能级原子非共振相互作用系统中场模失谐量δ和光场的初始压缩因子r对先场压缩和场的Canchy-Schwartz不等式的影响。结果表明：光场呈现出较规则的压缩现象，压缩程度与r、δ明显相关；光场两模间的非经典相关性质随r的增大趋于稳定，失谐量增强光场两模非经典相关的稳定性。     

激发相干态与级联三能级原子的量子信息保真度

讨论了激发相干态光场与级联三能级原子相互作用时原子、光场和整个系统的量子信息保真度的时间演化过程。研究了光场参数和失谐量对保真度的影响。结果表明,光场参数和失谐量对保真度的振荡频率和振荡周期有明显影响,而对保真度的平均值影响甚微。     

在有限温度下两个比特Heisenberg XX链中的各种量子关联

文章主要研究在有限温度下两个比特海森堡XX自旋链中Z方向的Dzyaloshinskii-Morriya(D-M)相互作用(Dz)和耦合常数(J)对各种量子关联的影响。研究发现在有限温度下不加Dz时经典关联(CC)和量子失协(QD)都随温度的提高而下降,下降速度也比较快。加了Dz时也是随温度的提高而下降,但是下降速度较慢。从计算分析看,在有限温度下Dz和J对QD和CC有积极作用。调整适当的Dz和J参数,可以有效地控制和提高各种量子关联。     

Applying Gaussian quantum discord to quantum key distribution

In this paper, we theoretically prove that the Gaussian quantum discord state of optical field can be used to complete continuous variable （CV） quantum key distri- bution （QKD）. The calculation shows that secret key can be distilled with a Gaussian quantum discord state against entangling cloner attack. Secret key rate is increased with the increasing of quantum discord for CV QKD with the Gaussian quantum discord state. Although the calculated results point out that secret key rate using the Gaussian quantum discord state is lower than that using squeezed state and coherent state at the same energy level, we demonstrate that the Gaussian quantum discord, which only involving quantum correlation without the existence of entanglement, may provide a new resource for realizing CV QKD.     

Amplifying stationary quantum discord and entanglement between a superconducting qubit and a data bus by time-dependent electromagnetic field

We study the dynamics of quantum discord and entanglement between a superconducting qubit and a data bus,which is driven by a controllable time-dependent electromagnetic field,in the presence of phase decoherence and find that the quantum discord and entanglement remain at a stationary non-zero value for long time evolution.It is shown that the amount of stationary quantum discord and entanglement can be enhanced by applying the time-dependent electromagnetic field.     

原子与双光场耦合系统量子信息保真度研究

讨论了在相位阻尼作用下，一个二能级原子与两个不同光场相互作用时系统的量子信息保真度随时间演化的过程，并对一个任意纯态量子比特通过光场与二能级原子耦合系统进行量子传输的保真度进行了研究，分析了系统作为传输信道对信息的支持程度（即系统的传真度）；着重讨论了相位阻尼和失谐对量子传输保真度的影响，并且获得了通过该信道进行传输的最大保真度。     

Logistic曲线拟合与预测在我国旅游市场中的应用

讨论了外加驱动场和原子介质自发辐射量子相干来调控固定腔中四能级原子介质的古斯-汉欣位移.研究表明,原子介质的自发辐射量子相干对古斯-汉欣位移的影响较大,在具有一定强度的自发辐射量子相干时,外加驱动场的强度和失谐对透射光和反射光的古斯-汉欣位移调控最为明显,可以实现大的古斯-汉欣位移.     

含非线性修正项的双光子Jaynes-Cummings模型中的量子态保真度

研究了在计及原子散射的二级修正项时单原子与单模光场双光子相互作用系统中的量子态保真度,讨论了非线性修正项、双光子失谐量及初始平均光子数对量子态保真度的影响.     

XYZ自旋链中关联的品质

以非均匀磁场中受Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的两量子比特海森堡XYZ自旋链模型为例,用共生纠缠、量子失协和失协的几何度量三种度量方式,计算了量子关联随时间的演化.利用选择性平均关联和纹波系数,评价不同时间间隔内或相同时间间隔内系统取不同参数的量子关联的品质高低.发现纠缠猝死后纠缠为零的时间段,量子失协和失协的几何度量的值也都很小,因而品质都很低.系统取定参数后,可以找到量子关联品质高的时间段;而优化参数,可以找到相同时长的品质更高的量子关联,有利于量子信息处理.     

热腔条件下实现Deutsch-Jozsa算法的简单方案

基于热腔场与双原子相互作用系统,提出一种简单的Deutsch-Jozsa算法的实现方案.通过外加经典场可以消除腔场光子数的依赖,整个过程不需要在真空状态中保留热腔.此外,该方案中也不需要原子和腔场的大失谐,可以大大缩减操作时间.通过精确的数值计算,证明方案具有较高的保真度.