量子關(guān)聯(lián)和腔QED系統(tǒng)中量子態(tài)的測(cè)量.pdf

1、量子信息飛速發(fā)展迫切需要人們深入研究探索量子關(guān)聯(lián)這一豐富的資源。已發(fā)現(xiàn)，量子糾纏并不足以完全表征和描述各種復(fù)雜的量子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象。于是，便提出了量子關(guān)聯(lián)的各種度量方法，如:Concurrence，糾纏熵，Bell不等式違背，Quantumdiscord等等。它們是從關(guān)聯(lián)度量的不同角度提出的概念，因而彼此之間必然存在某種聯(lián)系。本文第一部分就是針對(duì)這一普遍性的問(wèn)題進(jìn)行探索。以典型的兩比特混合量子態(tài)-Bell對(duì)角態(tài)為例，借助于數(shù)值模擬的方法，我們

2、選取大量的樣本量子態(tài)研究其Concurrence和Bell不等式違背的關(guān)系，Quantumdiscord和Bell不等式違背的關(guān)系，以及Concurrence和Quantumdiscord的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)在衡量量子糾纏方面，Concurrence適用的范圍比Bell不等式違背更大，即不違背Bell不等式不等于系統(tǒng)不存在糾纏;而在度量非經(jīng)典關(guān)聯(lián)方面Quantumdiscord比Concurrence更有效，即Concurrence為零但非經(jīng)典

3、關(guān)聯(lián)仍存在。作為具體的例子，我們證明，在著名的XY模型中通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的溫度或比特間的耦合強(qiáng)度可以使比特間的量子關(guān)聯(lián)達(dá)到極大值。
　　 本論文的另一部分工作是在量子信息學(xué)研究的另一個(gè)重要課題，即量子態(tài)測(cè)量的研究方面。針對(duì)目前人們關(guān)注得比較多的物理系統(tǒng)，如單光子，囚禁離子，腔量子電動(dòng)力學(xué)(腔QED)，核磁共振以及量子點(diǎn)等，我們研究腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的量子比特測(cè)量問(wèn)題。事實(shí)上，人們已經(jīng)在光學(xué)腔和微波腔系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了量子比特狀態(tài)的非破壞

4、測(cè)量，量子態(tài)的制備，量子邏輯門操作，以及單光子源的制備等。但這些工作大多數(shù)是針對(duì)量子比特純態(tài)來(lái)進(jìn)行得，而混合態(tài)的制備和操縱則研究得較少。為此，通過(guò)求解耗散環(huán)境下的態(tài)演化方程，本文具體地討論了如何在腔量子電動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)典型兩比特混合態(tài)-Bell對(duì)角態(tài)的測(cè)量。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地給出這一量子態(tài)密度矩陣的重構(gòu)方法。
　　 我們期待，本文所討論的混合態(tài)量子系統(tǒng)的量子關(guān)聯(lián)問(wèn)題及其測(cè)量方法，對(duì)揭示耗散環(huán)境中的量子系統(tǒng)物理規(guī)律，以及建立基