基于量子反饋的消相干與消糾纏抑制研究.pdf

1、眾所周知，量子信息是基于量子物理原理的信息處理方式。由于量子系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用，量子系統(tǒng)的相干性及糾纏會(huì)不可避免的受到退相干作用的破壞，從而成為實(shí)現(xiàn)量子信息處理的最大障礙。然而，實(shí)際的量子信息處理效率都是依賴于量子系統(tǒng)的相干性和糾纏，那么保持量子系統(tǒng)的相干性和糾纏就顯得非常重要。針對(duì)以上問題，在簡(jiǎn)單分析量子反饋控制和量子消相干抑制兩者間關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究開放量子系統(tǒng)中主方程模型所描述的消相干因素的物理機(jī)理和表達(dá)方式，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的反

2、饋控制方案實(shí)現(xiàn)其相干和糾纏的保持。
　　本論文利用量子躍遷反饋和數(shù)值計(jì)算方法研究了開放量子系統(tǒng)的退相干效應(yīng)的抑制和相應(yīng)的糾纏控制問題，論文主要成果包括:
　　(1)利用量子反饋控制研究?jī)闪孔颖忍氐亩芗?jí)馬爾科夫系統(tǒng)的退相干抑制問題。基于量子躍遷反饋技術(shù)和數(shù)值模擬的方法，詳細(xì)討論了量子躍遷反饋方案對(duì)處于混合糾纏態(tài)的兩耦合量子比特系統(tǒng)（第一個(gè)比特沒有衰減，第二個(gè)比特有衰減，且二者之間的耦合也會(huì)導(dǎo)致第一個(gè)比特的消相干）的相干性和糾

3、纏動(dòng)力學(xué)的影響;結(jié)果表明對(duì)第二個(gè)量子比特實(shí)施的躍遷反饋能夠有效保護(hù)第一個(gè)比特的相干性和兩比特之間的糾纏。
　　(2)考慮在耗散情形下設(shè)計(jì)一個(gè)反饋方案來控制和穩(wěn)定三粒子糾纏，且系統(tǒng)初態(tài)選取GHZ態(tài)和W態(tài)。將三個(gè)全同的二能級(jí)原子放入一個(gè)高阻尼單模腔中，三個(gè)原子之間無相互作用。三原子中的兩原子糾纏和三原子的糾纏分別用Concurrence和Negativity度量。利用量子反饋來穩(wěn)定和保護(hù)兩粒子及三粒子糾纏，并且延遲糾纏突然死亡(ESD

4、)的時(shí)間。采用不同的反饋方案，研究不同初始態(tài)系統(tǒng)的相干性和糾纏動(dòng)力學(xué)。GHZ態(tài)與W態(tài)中的兩體糾纏最大的不同就是當(dāng)不加反饋時(shí)兩粒子糾纏動(dòng)力學(xué)有所不同。當(dāng)初始態(tài)為W態(tài)時(shí)，兩粒子糾纏最終衰減為零且不會(huì)恢復(fù);然而初始態(tài)為GHZ態(tài)時(shí)，兩粒子的糾纏會(huì)從零復(fù)蘇，在一段時(shí)間后再衰減為零，且不會(huì)再復(fù)活。基于量子躍遷的反饋方案對(duì)初始處于糾纏態(tài)（GHZ態(tài)和W態(tài)）的三個(gè)原子的三體糾纏動(dòng)力學(xué)的控制結(jié)果表明反饋不論作用到一個(gè)原子或兩個(gè)原子或三個(gè)原子上都可以從糾纏死