開放量子系統(tǒng)中糾纏動力學的理論研究.pdf

1、作為量子力學、信息學以及計算機科學的多元交叉學科，量子信息學承載著人類跨越經(jīng)典信息科學極限的夢想?，F(xiàn)今它的迅猛發(fā)展也為傳統(tǒng)的通信和計算機領域帶來了深刻的變革，同時量子信息在理論和實驗上的豐碩成果也豐富了量子力學的深刻內(nèi)涵。眾所周知，微觀系統(tǒng)的量子性在現(xiàn)實條件下是極其脆弱的，其內(nèi)部的相干性或者糾纏極易受到周圍復雜環(huán)境的破壞，這也成為量子信息在處理和計算過程中最主要的障礙。因此抑制量子系統(tǒng)的退相干，保護系統(tǒng)的量子性具有十分重要的現(xiàn)實意義。從

2、理論的角度，研究開放量子系統(tǒng)的動力學演化有助于我們理解系統(tǒng)的退相干機制。從現(xiàn)實的角度，環(huán)境對系統(tǒng)的影響不總是負面的，在某些情況下環(huán)境的記憶效應是保護系統(tǒng)量子性的關鍵因素。因此本文把關注點放在開放量子系統(tǒng)中的non-Markov記憶效應上，以實際物理系統(tǒng)精確的退相干動力學為基礎，探索了一種普遍的利用環(huán)境的特殊結構來實現(xiàn)系統(tǒng)量子相干性長久保存的方法。
　　本文首先概述了量子力學的發(fā)展史，從量子與經(jīng)典的過渡問題出發(fā)論述了研究開放量子系統(tǒng)

3、的必要性并簡要回顧了該領域的研究現(xiàn)狀。在第二章，我們介紹了Feynman-Vernon影響泛函理論，它是本文的理論基礎。第三章開始介紹本文的主要工作，首先從有效費米子模型出發(fā)構建了玻色環(huán)境下費米系統(tǒng)精確的糾纏動力學，并且在此基礎上構想了針對費米系統(tǒng)的退相干抑制方案。在第四章我們將退相干抑制方案應用到實際的物理系統(tǒng)中。在具有優(yōu)異可集成性、可控性以及良好穩(wěn)定性的量子點納米結構中，通過求解系統(tǒng)嚴格的約化密度矩陣和分析非平衡格林函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)

4、境的記憶效應是產(chǎn)生最大穩(wěn)態(tài)費米糾纏的關鍵。第五章我們將目光轉向連續(xù)變量系統(tǒng)，探索non-Markov性如何影響腔光機械系統(tǒng)的輻射壓效應。為此我們利用精確的微擾形式解有效地考慮了環(huán)境的記憶效應，將目前基于Born-Markov近似下的光機械系統(tǒng)的基礎理論推廣到non-Markov區(qū)域。在第六章通過利用Heisenberg繪景和Schr(o)dinger繪景的等價性，我們在理論上解析地重構了x-x耦合諧振子的波函數(shù)和密度矩陣。
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