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.     

联合噪声信道下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现

量子操控远程实现是量子通信重要任务之一,最近,基于量子纠缠信道的非定域量子门引起了广泛关注.基于不同信道提出了双量子比特控制非门,三量子比特Toffoli门远程实现方案.本文研究信道联合噪声下基于部分纠缠信道的三粒子非定域Toffoli门远程实现方案,提出了两个非最大纠缠信道下可克制信道联合噪声的非定域Toffoli门远程实现方案.一个方案用于联合退相位噪声下基于部分纠缠信道的非定域Toffoli门远程实现,另一个用于联合转动噪声下非定域Toffoli门远程实现.通信方先使用退相干无关子空间克制信道联合噪声影响,再通过引入附加粒子和执行联合幺正演化消除部分纠缠信道对非定域Toffoli门远程实现影响.通讯方仅需使用部分纠缠态来实现非定域量子门,与其他方案相比,具有可行性强的优点.     

利用压缩光场控制量子动力学模型的退相干

本文利用压缩算符的性质及相干态的性质,推导了一个量子动力学模型的退相干因子,并且实现了宏观极限下的退相干,随后,我们发现这种系统仪器的耦合对退相干有显剧的影响.     

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...     

压缩相干态光场两耦合双原子系统的量子场熵

应用全量子理论,研究了单模压缩相干态光场和偶极与偶极力关联的两个等同的耦合双能级原子相互作用系统的量子场熵演化特性.通过数值计算,讨论了光场压缩因子、场与原子间耦合强度以及原子间耦合强度对量子场熵演化特性的影响.结果表明,光场的压缩因子影响量子场熵演化的振荡幅度;场与原子间耦合强度系数影响量子场熵演化的周期性;原子之间的耦合强度系数不仅影响量子场熵演化的振荡性,而且影响量子场熵演化的周期性.     

量子相干性解除及其熵增效应的环境动力学模型

提出五个环境作用导致量子系统相干性解除及其熵增效应的量子动力学模型。这个模型具有一定的普适性，它表明，当系统耦合于适当的环境，Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程支配的动力学演化在宏观极限下将自动实现量子相干性解除和系统熵的增加。伴随着熵由零增加到最大，量子系统将由完全相干的纯态，经历相干性部分解除的中间混合态，最后变为相干性解除的最大混合态。     

单模奇相干态光场与耦合双能级原子相互作用系统的量子场熵演化特性

应用全量子理论,研究了单模奇相干态光场与耦合双能级原子相互作用系统的量子场熵演化特性.通过数值计算,分析了光场初始为单模奇相干态且耦合双能级原子分别处于两种不同EPR(Einstein Poclolsky Rosen)态时光场的平均光子数n0、场与原子间相互作用耦合强度g以及原子与原子间偶极相互作用的耦合强度ga对光场量子场熵演化特性的影响.结果表明,量子场熵随时间的演化与原子的初始状态有关;在初始强场(n0 1)条件下,光场与原子纠缠与退纠缠呈现一定的周期性,且存在量子干涉现象;随着g的增大,量子场熵不规则振荡周期逐渐减小;当ga为定值时,量子场熵的时间演化呈现崩坍与回复现象.     

耗散腔中两二能级原子的量子退相干

在能量耗散腔中,原子用泡利算符描述,光场用相干态描述,运用密度矩阵理论,得到了两二能级原子密度矩阵元的演化规律及退相干因子.分析与单模辐射场作用过程中原子态的量子相干性.结果表明: 原子态的量子相干性的演化特性取决于原子-场耦合常数、光场的平均光子数和衰变系数.     

双模压缩真空场中原子间相对位置的量子退相干

利用全量子理论,研究了双模压缩真空态光场中,两原子质心运动的量子动力学演化特性.通过计算,得到了两原子之间相对位置的密度约化矩阵和退相干因子的表达式,发现:1)在双模压缩态光场中,这对原子的自发辐射能够诱导质心运动的退相干;2)随着压缩因子γ的增大,量子退相干现象越来越明显.     

基于弱测量的噪声环境下量子秘密共享方案

量子秘密共享是量子密码学中一个重要分支,而纠缠态是设计秘密共享协议的重要手段之一。噪声环境会导致量子纠缠态发生退相干,从而降低方案质量甚至失败。本文针对相关文献中的量子秘密共享方案,研究了振幅阻尼信道对方案的影响。为了减少纠缠退相干的发生,采用了弱测量方法对噪声环境下的方案进行保护,分析了经过振幅阻尼信道作用之后得到的秘密量子态与初始秘密之间的保真度;给出了不采取任何手段时得到秘密与采用弱测量得到秘密时的相干性度量的定量研究。最后,以具体的量子态为例,发现弱测量的方法对提高方案中秘密态的保真度与相干性具有一定的意义。     

量子存储保护及快信号调控诱导绝热性(英文)

任何量子存储和信息处理器时时刻刻都受困于外界环境的干扰或因为其他系统关联而引起的量子态外泄.为了应对这些问题,人们提出了多种量子调控方案.这其中一大类方案由快信号调制或者基于激光脉冲序列的动力学解耦构成,旨在压制量子存储器件的退相干,并且阻止系统状态的外泄或扩散.本文回顾了一些应用此类量子调控方案的工作.人们可以保护处于非马尔可夫耗散噪声中的量子存储器件;或者在免于外泄的前提下,控制系统以进行绝热演化.通过分析各类动力学方程,包括二阶微扰主方程、基于非微扰论的量子态扩散方程、以及由PQ分解得到的单变量主方程,发现快速信号调制的效果与所施加脉冲序列的形态关系微弱.脉冲序列只需能够有效地将系统本征频率调至高于环境截断频率,系统量子态退相干就可以再被压制住.量子调控的效果其实与调控脉冲序列的具体细节无关.人们可以使用任何形态的激光,包括理想脉冲、矩形波脉冲、随机脉冲,甚至噪声型脉冲.     

2个原子与2个耗散腔场量子体系中的量子退相干

应用J-C模型与相互作绘景中的密度算符理论,研究了2个相互纠缠的理想腔体中2个二能级Rydberg原子与2个纠缠耗散腔场单光子共振相互作用过程中的量子退相干,得到了2个二能级原子的退相干因子.通过对数值计算,讨论了耗散系数和原子-光场相互作用耦合系数对原子态的量子相干性的演化特性的影响.结果表明,耗散系数和原子-光场相互作用强度不仅影响原子态的量子相干性的演化的振荡性,而且影响其演化的周期性.     

信号调制下单模激光增益模型的动力学性质

采用色泵噪声和实、虚部间关联的量子噪声驱动的单模激光增益模型,运用线性化近似方法,计算了调制信号输入时激光系统的稳态光强关联函数C(t),研究了系统的动力学性质,发现泵噪声及量子噪声实、虚部间关联等均对光强关联函数随时间的演化形式有较大的影响;当泵噪声的色关联为短时关联时,光强关联函数随时间的演化经历了从单调衰减到出现极小值再到趋于稳定的过程;当泵噪声色关联为长时关联时,关联函数随时间的演化经历了从单调衰减到周期性振荡衰减的过程.这表明周期性信号和泵噪声的"色"对激光系统的动力学行为有很大的影响.     

在量子信息分裂中利用局部测量提高量子参数估计

我们利用多体量子纠缠信道在环境噪声中实现了关于量子相位参量的信息分裂.这个量子信息分裂方案是指从一个发送端,人们将含有信息的任意量子态传输到多个接收端,然后利用么正测量在任意一个接收端上还原量子参量信息.我们发现,在退振幅阻尼噪声通道下,合理引入局部测量能提高量子参量估计精度.当环境表现为马尔科夫性时,经过量子信息分裂,量子参量估计精度的动力学演化会呈现单调衰减趋势.当环境具有一定记忆效应时,其演化会呈现振荡起伏行为.     

有限大小量子Dicke-Stark模型的动力学性质

利用相干态的超完备性,可以有效解决光子数空间的截断问题,在有限的相干态空间中即可得到精确的计算结果.本文在相干态空间中计算了Dicke-Stark模型的数值精确解,继而讨论了该模型的量子相变和时间演化动力学.通过计算Dicke-Stark模型基态的平均光子数和平均角动量,发现了量子相变现象,量子相变临界点会随非线性Stark作用发生移动.计算得到Dicke-Stark模型平均光子数和平均角动量随耦合强度和时间演化的相图,有助于了解有限大小Dicke-Stark模型的动力学性质.     

有噪量子信道中的量子相干性

量子态的相干叠加是量子力学的重要特征,同时也是量子计算能够实施的重要资源.由于噪声的影响,量子比特系统的相干性不能长时间的保持.有噪量子信道能够多大程度的保持量子相干性?本文利用相对熵相干性度量,首先讨论两体量子系统相干性、纠缠以及量子关联之间的关系.然后讨论噪声对相干性的影响.通过定义最大相干性的衰减量,即相干性衰减,进而讨论相干性衰减与系统和环境之间纠缠的不确定性关系.最后,具体讨论几类常见量子信道保持最大相干性的能力.     

原子-腔场系统中弱相干态的几率传送

提出了一个用原子与腔场纠缠态作为量子信道,非贝尔态测量和腔量子电动力学技术实现弱相干态的隐形传送的方案,分析了平均光子数对传送相干态的影响,发现平均光子数在0.25附近时效果最佳.该方案的最大优点是在某种程度上可以避免退相干现象.     

多体非k积态基于Quantum-Jensen-ShannonDivergence的关联测度

在量子信息理论中，量子关联是一种极其重要的物理资源。本文利用了 QuantumJensen-Shannon-Divergence（QJSD）的定义及其性质，获得了多体非k积态基于QJSD的关联测度，并 证明了它满足关联测度的必要物理性质，包括非负性、局部酉操作下的不变性、凸性、以及在完全 正的保迹线性映射下的压缩性和在局部非相干辅助子系统下的不变性。进一步引进了相对于k体 分划的量子信道的概念，记为一致A?(k) 信道，并讨论了所定义的关联测度在一致A?(k) 信道演化下的 影响。     

对介观叠加态可逆退相干响应的研究

将描述薛定谔猫相态的可逆退相干模型进行推广：先让两个都处于薛定谔猫相态的高Q量子腔C1和G2相互耦合,再让G2与一个处于空态的量子腔C3相耦合,并发现此时C2腔中的薛定谔猫相态可逆退相干的响应速度加快,且可逆退相干的发生周期与腔之间的耦合系数有关.     

相位阻尼下Bell对角态的演化

导出相位阻尼下Bell对角态的演化密度矩阵,计算演化态的量子关联(纠缠,quantum discord,quantum disso-nance)和经典关联。计算结果表明:在演化过程中量子关联逐渐消失,经典关联增加,在量子关联全部消失后经典关联就是总关联,Bell对角态关联是次可加的;在所有的量子关联中纠缠最为脆弱易于发生退纠缠,在外界环境作用下quantum discord也可死亡与重生。