开放量子体系的级联运动方程理论方法进展

级联运动方程组方法已成为研究量子开放体系性质和动力学的重要方法.本文介绍了该方法的建立与发展,阐述了其在基础理论、数值算法、实际应用等方面的最新进展.级联运动方程具有理论严格性、数值高效性、应用灵活性.它以非微扰的方式揭示了多体相互作用、体系-环境耦合、非马尔可夫记忆效应等的综合影响.最近研究还证明了级联运动方程是描述体系-环境关联动力学的理论.本文继而讨论了级联方程组理论方法在生物体系的光激发能量传递和强关联电子体系中的量子输运等方面的应用.     

基于量子扩散理论的量子动力学过程仿真

在分析系统和环境的相互作用的基础上,首先研究了主方程模型描述的开放量子系统的随机动力学特征,得到了表征系统消相干因素的Lindblad算符和描述系统量子态演化规律的量子随机微分方程;然后根据微分方程的形式,采用了一种迭代算法,实现了表征系统演化特征的约化密度算符的数值模拟,并给出一个卖例,与经典Runge-Kutta迭代算法的比较,验证了其实用性和优越性;最后分析了仿真算法的收敛性．     

Werner态对Bell不等式的最大违背及其关联

计算Werner态对Bell不等式的最大违背及其用互信息和相对熵度量的关联。计算结果表明:对Werner态使Bell不等式有最大违背的测量恰能从其中提取最多信息;在关联的两种度量方法下,quantum discord描述的量子关联均大于经典关联,而纠缠描述的量子关联甚至在Bell不等式有最大违背的情况下也不一定大于经典关联。这说明quantum discord比量子纠缠能更好地描述关联的非定域性,从而使其在量子通信和量子计算中有更广泛的应用。     

T型双量子点系统中的Andreev反射

研究耦合在正常金属和超导体间的T型双量子点系统.从系统的哈密顿量出发,运用非平衡格林函数方法和运动方程,得到该系统在Andreev反射(AR)过程的电子输运特性.结合数值分析,讨论AR电流随偏压的变化特性,结果发现调节量子点能级和量子点间的耦合可以调制电流平台的大小和位置,Andreev共振反射则可以使电流有很大的提高.为实验上控制电流提供了一种有效的机制.     

Ⅲ族氮化物量子点中类氢施主杂质位置对束缚激子结合能的影响

在有效质量近似下，运用变分方法，考虑内建电场效应和量子点（QD）的三维约束效应的情况下，研究了类氢施主杂质在量子点中的位置对Ⅲ族氮化物量子点中束缚激子结合能的影响。结果表明：当类氢施主杂质位于量子点中心时，对于InxGa1-xN／GaN量子点，量子点高度和In含量存在临界值，当参数大于临界值时，约束在QD中束缚激子的结合能升高，激子态的稳定性增强，提高了激子的离解温度，使人们能在较高的温度条件下观察到半导体量子点吸收谱中的激子峰。而类氢施主杂质总是使束缚在GaN／AlxGa1-xN量子点中激子的结合能升高，载流子被更强的约束在量子点中。说明对GaN／AlxGa1-xN量子点，杂质使人们能在更高温度下观察到量子点中的激子。类氢施主杂质位于量子点上界面时，束缚激子的结合能最大，系统最稳定；随着施主杂质下移，激子结合能减小，激子的离解温度下降。     

量子反馈控制下不同环境双原子系统的关联演化

为了研究抑制双原子在不同环境系统中量子关联演化的退纠缠问题,在设定的初态条件下利用数学方法得到系统的时间演化密度矩阵,利用赝模理论和基于量子跃迁的量子反馈控制给出系统主方程的形式,并选取单一热库和耦合热库2个模型,采用Concurrence和量子失谐度量了系统纠缠与关联的演化规律.结果表明:在单一热库模型中,初始状态参...     

不同噪声环境中量子精密测量及其量子模拟实验检验的研究进展

量子精密测量利用量子纠缠和量子相干性提高测量精度.本文简要回顾了在各种噪声环境中的量子精密测量方案，包括非马尔科夫噪声、关联噪声、双光子噪声环境等.另外，量子信息的蓬勃发展让我们能够设计和利用相应的量子模拟实验，从而检验各种量子精密测量理论方案的实验可行性.     

点内库仑相互作用对三量子点系统输运性质的影响

本文利用非平衡格林函数运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统中,点内部的库仑关联或阻塞与点间的耦合强度对体系输运性质,即对系统微分电导和系统态密度的影响.通过理论计算发现,由于量子点上的局域态密度的不同从而导致系统微分电导或隧穿性质的不同,会开启新的Kondo输运通道,也会增强一些原有的输运通道.     

Ⅲ族氮化物量子点中类氢杂质态结合能

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场（BEF）效应和量子点的三维约束效应,研究了纤锌矿结构的GaN／Al,Ga1-xN,InxGa1-xN／CaN柱形量子点中类氢杂质态结合能随量子点的结构参数（量子点高度L和量子点半径尺）、Al或In含量和类氢杂质位置的变化规律,并计算了考虑量子点内外电子有效质量不同后对杂质态结合能的修正．结果表明：类氢杂质位于量子点中心时,杂质态结合能随量子点高度、半径的增加先增大后减小,存在最大值．对GaN／Al;Ga1-xN量子点,随着Al含量的增加,杂质态结合能增大;杂质从量子点下界面沿z轴上移至上界面过程中,结合能存在最大值．对InxGa1-xN／GaN量子点,随着In含量的增加,结合能先缓慢增大后缓慢减小,存在最大值;杂质从量子点下界面沿z轴移至上界面过程中,杂质态结合能增大．量子点内外电子有效质量的失配使杂质态结合能增大。     

超导非绝热几何量子计算及其优化控制

为实现量子门的高保真度和强鲁棒性,提出基于超导量子电路体系的非绝热几何量子计算方案.仅通过对超导比特施加含时共振微波驱动的方式,可以在超导比特上实现任意的单比特几何量子门.同时,在2个电容耦合的超导比特体系中,非平庸的2比特几何量子门也可以类似地实现.结果表明:提出的非绝热几何量子计算方案不仅对几何量子操作具有较好的鲁棒性,还可以与优化控制技术兼容,进一步增强量子门的鲁棒性.该方案的提出使容错固态量子计算的研究与发展向前迈出了重要的一步.     

测量诱发的关联分布

量子测量诱发量子系统的扰动使得它与辅助系统以及测量装置之间的关联发生了变化.本文使用熵交换与量子失协,在间接测量模型中,讨论测量诱发的关联分布,并得到全关联和量子关联的平衡关系.最后讨论局部操作导致量子失协的变化与测量诱发的关联分布之间的关系.     

测量诱发的关联分布

量子测量诱发量子系统的扰动使得它与辅助系统以及测量装置之间的关联发生了变化．本文使用熵交换与量子失协,在间接测量模型中,讨论测量诱发的关联分布,并得到全关联和量子关联的平衡关系．最后讨论局部操作导致量子失协的变化与测量诱发的关联分布之间的关系．     

利用动力学去耦合脉冲增大和调节量子相干性和三体纠缠

本文研究了动力学去耦合脉冲对腔量子电动力学系统中量子相干性, 量子失谐和量子纠缠的影响, 发现动力学去耦合脉冲不仅能够增大系统中两原子之间的量子相干性, 同时也能增大它们之间非经典关联（量子失谐和量子纠缠）. 同时, 凭借迹距离的方法, 探讨了动力学去耦合脉冲增大两原子之间量子相干性的原因, 通过探究可以看出动力学去耦合脉冲能够控制和加速量子信息从其他子系统回流到两个原子中去, 并减少两原子子系统和其他子系统之间的量子信息流动, 从而增加两原子间的量子相干性和非经典关联. 最后, 利用保真度的方法研究了系统中三体纠缠出现的情况, 结果显示在不同的时间, 系统中会出现三体纠缠, 特别值得指出的是, 可以通过动力学去耦合脉冲来调节和增加系统中三体纠缠出现的时间.     

环型激光器双模激光方程的推导和噪声分析

研究了固体介质环型激光器中两束沿相反方向平行传播的双模激光．获得了双模激光场的一个不同于通常立方模型的新Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程，并利用Ｌａｍｂ量子库理论，对该方程中各个系数、各种噪声的来源及噪声之间的关联（如：加法与乘法噪声之间的关联及两模加法噪声之间的关联）进行了讨论．     

SU(2)线性非自治量子系统的互补混沌

基于代数动力学方法得到的SU（2）线性非自治量子系统的精确率，讨论了SU（2）线性非自治量子系统的混沌问题，发现了在该系统中存在的互补混沌现象。这些研究有助于讨论变化磁场中粒子自旋极化的稳定性问题。     

量子色动力学基础——对规范理论中微扰方法的介绍

量子色动力学的非阿贝尔规范场成功地描述了基本粒子的强相互作用。因为它突出的渐近自由的性质，对于短距离现象的微扰研究是有意义的。而且该理论的预测已经在各种基本粒子的反应中被检测。另一方面为了全面地理解强子的强相互作用，控制量子色动力学的非微扰范围是非常重要的。尽管有些尝试可以利用，但是尚无涉及量子色动力学非微扰的方法。本书从场论开始，     

GaN/AlxGa1-xN量子点中类氢杂质位置对激子态的影响

利用有效质量方法和变分原理,考虑内建电场效应和量子点（QD）的三维约束效应,研究类氢杂质对GaN/AlxGa1-xN量子点中激子态的影响.结果表明：量子点中心的类氢杂质使激子的结合能升高,基态能降低,QD系统的稳定性增强,发光波长红移.杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,结合能最大,系统最稳定.随着杂质从量子点的上界面沿着Z轴移至下界面,激子基态能增大,结合能减小,带间发光蓝移.     

强调制脉冲方法制备NMR子空间有效纯态

使用强调制脉冲方法在核磁共振系统中实验制备出量子计算所需的有效纯态.在数值搜索方法的辅助下优化参数获得的强调制脉冲辐照能准确地执行三量子位系统中的核选幺正演化操作.与低功率的核选脉冲相比,强调制脉冲方案不仅减少实验脉冲序列中的脉冲数目,而且降低了脉冲（时间）宽度.还在实验上同时制备出了一对两量子位子空间有效纯态,由NMR频谱重构出的自旋量子系统状态与理论预期吻合.整个实验方案中所用到的强调制脉冲宽度都明显比执行同一幺正操作的低功率（核选）脉冲的宽度短,因此减少了脉冲操作时间段内系统弛豫以及环境噪声下的量子系统退相干对量子计算的影响.量子计算向更多的量子位扩展必然需要数目更多的脉冲操作,这时强调制脉冲的优势就会明显体现.     

量子隧道效应的数值计算

采用量子流体动力学方法(QHD)研究电子穿过隧道结的概率.将复数形式的波函数表示为指数形式,给出Lagrange框架下C和S的时间演化方程,并给出采用时间的二阶差分方法的数值计算过程.由于Lagrange框架下格点随着时间的演化其分布也是变化的,计算过程中涉及到C和S的导数时,直接结合数值计算方法中求函数近似的有理近似方法.以初始波包为高斯波包为例进行了数值计算和分析,所得到的图像明显地显示了量子效应.     

XZY-YZX型三自旋相互作用对横场XX自旋链中经典和量子关联的影响

借助于严格对角化方法,数值研究了具有XZY-YZX型三自旋相互作用的横场XX自旋链中经典和量子关联,讨论了三自旋相互作用对关联的影响,发现经典和量子关联在量子相变的临界点都具有奇异性.不同于横场中的量子Ising链,经典和量子关联对外场的导数没有尺寸效应.此外,在外场等于零的退化条件下,两个近邻自旋之间的总关联均分为经典和量子部分,并得到与文献一致的量子关联的行为.