圖態(tài)的制備及量子消相干問題初探.pdf

1、量子信息學(xué),是量子力學(xué)與信息科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,是以量子力學(xué)的態(tài)疊加原理為基礎(chǔ),研究信息處理的一門新興前沿科學(xué).量子信息學(xué)包括量子密碼術(shù),量子通信,量子計算機(jī)等幾個方面,近年來在理論和實驗上都取得了重大的突破.在量子信息學(xué)中,信息的存儲,表示,提取等都離不開量子態(tài)及其演化過程,而量子糾纏態(tài)具有獨特的量子關(guān)聯(lián)特性,因此量子糾纏在量子信息學(xué)中起著非常重要的作用.然而,信息在傳輸及處理過程中不可避免地與環(huán)境發(fā)生相互作用,因此會出現(xiàn)量子消相干現(xiàn)象

2、,使信息遭到破壞.所以,量子糾纏和量子相干是量子信息學(xué)中的兩個重要物理資源.對于如何建立量子糾纏,控制量子態(tài)的演化,并且保持量子相干性問題的研究是量子信息理論的重要課題.眾所周知,多量子位糾纏比兩量子位糾纏更適用于量子克隆,量子糾錯,量子隱形傳輸和量子密集編碼,是量子計算和量子信息處理的重要資源.因此,本文研究利用自旋網(wǎng)絡(luò)制備一種特殊的多量子位糾纏態(tài)——圖態(tài),并且,初步探討非慣性系下的糾纏演化問題。
　　圖態(tài)可以對應(yīng)于數(shù)學(xué)上的圖形

3、,具有其糾纏性質(zhì)與圖形緊密相關(guān)的特點.本文在自旋網(wǎng)絡(luò)模型下,運用X Y相互作用產(chǎn)生的imaginary SWAP門制備幾種常見的四量子位和五量子位圖態(tài),其中包括團(tuán)簇型圖態(tài)，Greenberger-Horne-Zeilinger型圖態(tài)和環(huán)形圖態(tài)等等,并將團(tuán)簇型圖態(tài)和Greenberger-Horne-Zeilinger型圖態(tài)的制備方案擴(kuò)展到了多量子位.在固態(tài)系統(tǒng)中,相比于基于控制非門和控制相位翻轉(zhuǎn)門的常規(guī)方法制備糾纏態(tài)而言,利用imagi

4、nary SWAP門的方案更加簡單有效.
　　量子消相干現(xiàn)象的存在會破壞量子糾纏,了解糾纏的演化特性對我們更好地控制糾纏,避免量子退相干的影響是非常重要的.因此,如何保持量子相干性問題的研究是量子信息理論的重要課題.我們初步探討了在非慣性系的相位阻尼通道下單量子比特和雙量子比特與環(huán)境耦合時的量子消相干問題.結(jié)果發(fā)現(xiàn)相位阻尼通道下的量子消相干和量子糾纏的損失會受到Unruh效應(yīng)而彼此相互影響,糾纏會隨著加速度參數(shù)和時間參數(shù)的改變而逐