量子退相干及其糾纏態(tài)的制備.pdf

1、近些年來，以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的量子信息學(xué)以其獨特的性質(zhì)引起了人們廣泛的關(guān)注，它顯示了經(jīng)典信息學(xué)所無法比擬的優(yōu)越性，具有潛在的巨大應(yīng)用價值，甚至?xí)饎潟r代的信息產(chǎn)業(yè)革命。量子信息科學(xué)中用量子態(tài)表示信息，由于量子態(tài)滿足相干疊加原理，從而導(dǎo)致糾纏態(tài)的存在。為了利用糾纏，糾纏態(tài)的制備成為量子信息學(xué)中重要的研究內(nèi)容，現(xiàn)今人們在實驗上已經(jīng)實現(xiàn)了一些重要的糾纏態(tài)，并取得了許多令人矚目的成就，但是對多粒子糾纏的制備問題還處于不斷的努力探索之中。

2、　　在實際的量子系統(tǒng)中，環(huán)境的影響是不可避免的。環(huán)境導(dǎo)致的量子退相干以及由此引發(fā)的退糾纏效應(yīng)是實現(xiàn)通用量子計算機的絆腳石。因此，確切知道量子退相干是如何破壞物體的相干性，對量子信息科學(xué)發(fā)展至關(guān)重要。現(xiàn)今，量子退相干成為理論界和實驗界的研究熱點之一。
　　本文著重研究了量子退相干及多粒子糾纏態(tài)的制備問題，并進行了一些討論，主要內(nèi)容如下:
　　1、用短時近似方法研究了約瑟夫森電荷量子比特中的量子Hadamard門的退相干問題，我

3、們發(fā)現(xiàn)最大偏離算子范數(shù)和先前文獻有相同的表達式，并進一步說明了無論系統(tǒng)的初始態(tài)是什么，都能夠在DiVincenzo低退相干的要求下，完成Hadamard門操作，從而證實了約瑟夫森裝置是一個很好的量子計算裝置。
　　2、在一般的自旋-玻色模型中，我們研究了混態(tài)糾纏的時間演化行為，并討論了現(xiàn)今引起很大關(guān)注的糾纏猝死現(xiàn)象。結(jié)果表明，糾纏衰減不但依賴于溫度而且依賴于環(huán)境和系統(tǒng)間的耦合強度，且混態(tài)糾纏衰減因子和純態(tài)有相同的形式。
　　

4、3、借助于主方程方法，我們討論了EPR系統(tǒng)中與各自腔場相互作用的兩粒子糾纏動力學(xué)問題，發(fā)現(xiàn)環(huán)境導(dǎo)致的糾纏猝死現(xiàn)象與系統(tǒng)的初始態(tài)以及平均光子數(shù)有關(guān)。通過對糾纏度量和系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移的時間演化分析，我們得出最大糾纏度對應(yīng)著EPR系統(tǒng)的最小能量，且它們之間的時間變化既不是一對一，也不是同步的關(guān)系，甚至在沒有初始糾纏的情況下，仍有能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象發(fā)生的結(jié)論。這從側(cè)面反映出了，用能量變化來表征糾纏猝死現(xiàn)象至少在我們的模型中是行不通的。
　　4、通過

5、分析腔場驅(qū)動下開放系統(tǒng)中的兩能級雙量子點的激子糾纏動力學(xué)，我們獲得以激子-光子耦合g1，2、聲子布局數(shù)N1,2、黃昆-里斯因子λ,2為變量的糾纏度量—concurrence的函數(shù)表達式，發(fā)現(xiàn)糾纏猝死現(xiàn)象可以通過這些相關(guān)的參數(shù)來調(diào)控，從中說明了抑制糾纏猝死的條件。
　　5、基于經(jīng)典外場驅(qū)動的多原子微波腔量子電動力學(xué)系統(tǒng)，我們提出了一種產(chǎn)生多原子糾纏態(tài)的理論方案。該方案通過單步操作即可完成，由于采用了大失諧，所以被提議的量子操作對腔場