PT-对称量子理论的计算

根据PT-对称量子系统中PT-内积和原内积之间的关系,给出PT-对称量子理论中纯态的刻画以及PT-对称量子系统中混合态的一个刻画,研究PT-对称量子系统中态的演化,并给出其为酉演化的充要条件.     

PT对称Bell态的经典纠缠与CPT纠缠

研究4个宇称\|时间(PT)对称Bell态在经典Hermite条件下的纠缠问题. 结果表明: 在4个PT对称Bell态中, |Φ_-〉和|Ψ_-〉仍为经典量子态, 且在经典量子Hermite内积下仍为最大纠缠态; |Φ₊〉和|Ψ₊〉不再总是经典量子态, 将其在Hermite内积下进行规范化后的经典量子态也不再总是Hermite内积下的最大纠缠态.     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ 由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。
     

不对称外磁场下XXZ型相互作用的两量子比特系统的纠缠

【目的】研究不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的量子纠缠。【方法】利用数值模拟,得到不对称旋转外磁场下两个相互作用的量子比特系统的4个本征态。为了刻画系统的纠缠,计算了各个本征态的concurrence。【结果】外加旋转磁场的极角以及相互作用的各向异性参数都会对4个本征态的纠缠产生影响。当各向异性参数Δ由0开始增大时,系统的哈密顿量由一种极限下含外场的XX模型经过Δ=1时的海森堡模型逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。【结论】相互作用和外部磁场之间的竞争决定了系统纠缠的演化。通过对系统纠缠的研究,可以对系统在参数的不同区间范围内模型的转化以及本征态的性质有更进一步的认识。     

三体量子纯态可分与纠缠的刻画

利用三体量子纯态的Schmidt分解给出其完全可分的等价刻画以及若干推论。借助相对熵和互信息给出三体量子纯态完全可分的等价刻画,进而得到三体量子纯态是可分或纠缠的充要条件,并给出几个典型的例子。     

基于绝热演化通道的任意比特对称Dicke态的制备

根据绝热通道技术及暗态的演化机制,提出多个囚禁离子量子比特的纠缠Dicke态制备方案.该方案实现了处于激发状态的离子数连续可调,可完成任意对称Dicke态的制备.离子阱系统处于暗态,且能按照量子绝热演化进行,对试验参数的涨落不敏感.离子阱系统具有良好的屏蔽性,使离子几乎不受外界环境的影响,对离子比特的量子操作有更高的保真度.     

MG模型中纠缠态演化的研究

纠缠态是量子通信和量子计算的重要资源。讨论了量子纠缠态在Majumdar-Ghost自旋系统中的演化,纠缠态通过concurrence度量。数值计算结果表明纠缠度与系统耦合系数和演化时间相关。通过选择合适的系统演化时间、耦合系数,在自旋MG系统中可以实现高品质的量子纠缠态制备。     

PT对称饱和非线性光波导中孤子对称破缺的研究

基于PT对称的饱和非线性波导模型,研究PT对称孤子的对称破缺现象.通过分析定态解的存在性,发现了PT对称的基态孤子和高阶孤子.当孤子功率增加,系统将会出现不对称形式的孤子.利用线性稳定性分析的方法研究了PT对称和不对称孤子的稳定性,结果发现PT对称的基态孤子的不稳定性诱发了孤子包络的对称性破缺,进而产生了不对称孤子.最后,研究了不同稳定性条件下孤子的动力学演化特性,并发现越过对称破缺点后PT对称的基态孤子具有振荡不稳定性,而PT对称的高阶孤子和不对称孤子具有一定的鲁棒性.     

噪声环境下纠缠相干态的量子关联特性

着重研究了在振幅噪声环境下两体纠缠相干态(Entangled Coherent State,ECS)与贝尔态的量子关联演化.用形成纠缠熵(Entanglement of Formation,E)、量子失协(Quantum Discord,QD)、测量诱导扰动(Measurement-Induced Disturbance,MID)及几何量子失协(Geometric Measure of Quantum Discord,GQD)来计算纠缠相干态在噪声环境下的量子关联演化,发现纠缠相干态的量子失协随着r先减小再增长,然后又逐渐衰减至0,其测量诱导扰动则随着r单调衰减到0,而量子失协以及测量诱导的扰动在振幅衰减影响下比形成纠缠熵演化更加持久.通过对比分析,发现对称与非对称噪声通道下贝尔(Bell)态不一定比纠缠相干态的纠缠度更高,纠缠相干态以及贝尔态的量子关联影响区别不是很明显.     

粒子在虚数周期磁场中的能带及其结构

为了验证满足一定对称性且具有周期性的非厄密哈密顿量具有实数能带,以在虚数周期磁场中运动的二维粒子为模型,在其哈密顿量满足PT赝厄密对称的情形下,运用数值方法和WKB方法计算能带并分析能带结构。结果表明:模型在此情形下有实数能带,且能带结构与哈密顿量具有PT对称的情形相同。由此再进行分析,得到了在周期场中,PT对称和PT赝厄密对称之间存在相位对应关系。     

四体耦合腔阵列体系的PT相变及单光子传输

考虑具有对称增益和耗散的四体耦合腔阵列, 分析该体系的PT相变及单光子传输. 结果表明： 根据不同参数范围, 该系统可处于PT对称相及PT对称破缺相, 光子局域在不同腔中; 单光子传输均具有双向性.     

基于非线性J-C模型的多光子系统纠缠度演化研究

利用线性和非线性J-C 模型研究原子与光场相互作用系统分别在线性和非线性介质中,在多光子跃迁情况下(N = 1, 2, 3, 4)纠缠度随时间演化的特性,给出了原子与光场的纠缠度与系统初始态参数、失谐量、初始光子数、跃迁光子数和非线性项系数之间的解析关系式,分别研究了这些参数对纠缠度的影响,并给出了量子纠缠度随时间的演化曲线. 通过数值计算得到了一些有价值的结论,这些结论在量子计算和量子通信中具有一定的应用价值.     

空间运动对原子系综量子比特的影响

通过推广原子系综集体激发态量子漏损(Quantum Leakage)的概念, 应用原子相干态的方法, 系统地研究了原子质心的空间运动对二能级原子系综集体对称态动力学演化的影响. 在宏观极限下, 分析了原子系综集体态在有限温度时的量子退相干效应. 研究表明, 随着系综中的原子数N → ¥ , 系统的保真度将变得很坏. 因此, 在利用原子系综存贮量子信息的研究中, 量子漏损将是一个不可忽略和回避的问题. 这些研究为原子系综能否作为量子比特应用于量子信息提供了理论上的可行性分析.     

量子导引在结构化环境中退相干演化

以腔量子动力学系统为研究对象,讨论量子关联态的可导引性在结构化光场环境中演化规律.系统与各自环境的相互作用导致了量子退相干,其过程可以通过量子噪声信道描述.从数学几何角度,我们通过量子导引椭体球的动态形变和体积变化,研究两体量子纠缠态中量子可导引性的动力学过程,分析了量子退相干对量子导引非对称性的影响.我们发现,随着量子关联态的演化,系统和各自环境的耦合会大大改变量子导引椭体球的形态,压缩其体积,从而降低量子导引.与单个系统经历量子噪声信道相比,在2个系统同时经历噪声信道的情形中,量子导引椭体球的形变更加剧烈.另一方面,当系统与环境发生强耦合时,与相同时间段内的弱耦合情况相比,量子导引的衰减被加速.     

最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案

提出一种最优1→3对称型经济实态量子克隆的固态电路实现方案.在方案中,通过利用磁脉冲控制磁通量、电荷和穿过约瑟夫森结的相位差来实现最优1→3对称型经济实态量子克隆.经济实态量子克隆只需要对比特进行操作,不需要其它辅助操作,实验上简化了量子克隆的实现过程.由于超导比特具有耦合强度强,又没有非线性电感和能量的耗散等优点.相比于腔QED系统,固态系统在实验上便于集成和操作.     

多模光场与二能级原子Nj度简并N^∑光子共振相互作用系统中场量了熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响。数值计算结果表明：初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响。根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态。     

最优化的量子操作

讨论物理系统在不同的正交态之间演化所需要的时间.首先讨论了两能级系统,随后进一步讨论多能级系统.发现对多能级系统而言,在任意两个正交态之间演化的时间是两能级系统的2倍.这有利于在量子调控时,进行最优化的量子操作.     

多模光场与二能级原子N_j度简并N~∑光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的演化

利用冯·纽曼量子约化熵理论研究了多模相干态光场与单个二能级原子简并多光子共振相互作用系统中场量子熵与纠缠的时间演化特性,得到了多模光场量子熵的解析表达式,并给出了三模场与原子相互作用时场量子熵的数值计算结果,详细讨论了此时初始平均光子数、原子分布角以及原子偶极相位角对场量子熵与纠缠的影响.数值计算结果表明:初始光场越强,场与原子之间的量子纠缠越弱,当光场足够强时,两子系统几乎始终处于退纠缠状态;场量子熵强烈地依赖于原子分布角,光场与原子总是处于纠缠态,并且在短时间的振荡之后几乎停留在最大纠缠态,而原子分布角越大,场量子熵演化到其最大值的时间越短;原子偶极相位角对场与原子之间的量子纠缠几乎没有影响.根据场量子熵的这些特性,可以制备纠缠态或纯态.     

使用多方态的量子密钥共享方案(英文)

给出使用Sen等推广的多方对称态的量子密钥共享方案,我们采用不同的方法证明这个方案是安全的.然后,根据局域实在性的破缺,证明了对称的多方量子态的量子密钥共享的安全性,并作了进一步的推广.     

不对称外磁场下两量子比特系统的几何相

研究了不对称旋转外磁场下具有XXZ型海森堡相互作用的两量子比特系统的几何相。考虑体系的绝热条件,利用数值模拟的方法得到量子比特系统的4个本征态的Berry相,研究了外加旋转磁场的极角以及量子比特之间相互作用的各向异性参数对4个本征态的Berry相的影响。研究结果表明:当极角保持不变,各向异性参数由0增加至无穷大的过程中,系统的哈密顿量由一种极限下的含外场的XX模型经过中间的海森堡模型,逐渐演化为另外一种极限下的Ising模型。4个本征态的Berry相都有各自独特的变化规律,且极角越小几何相趋于稳定越快。通过对系统Berry相的研究,可以得到系统在不同参数区间对应的模型的转化,并对本征态的几何性质有更进一步的认识。