若干量子系統(tǒng)的相變及動力學研究.pdf

1、量子信息科學的主要目標是實現(xiàn)可實用化的量子通訊和量子計算，但是在實際的量子信息處理過程中，量子系統(tǒng)與外部環(huán)境間不可避免的相互作用將導致量子退相干的發(fā)生。因此系統(tǒng)地研究開放體系的動力學，以尋找克服量子退相干的方法，成為量子信息科學的主要任務。不同環(huán)境下量子系統(tǒng)的動力學過程將會呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)，如果環(huán)境滿足玻恩-馬爾科夫近似，則系統(tǒng)的相干性將會經(jīng)歷馬爾可夫過程而單調(diào)的流失。對于有些環(huán)境模型而言，環(huán)境對系統(tǒng)的狀態(tài)信息具有記憶效應使得系統(tǒng)的量子

2、相干性能夠得到暫時的恢復，這種非馬爾科夫性在實際的量子信息處理同樣非常普遍。
　　我們對量子信息處理過程中的典型環(huán)境模型進行了動力學研究。采用基于量子態(tài)空間體積回復的非馬爾科夫性度量NV，計算了common spin環(huán)境下自旋信道的非馬爾科夫性。發(fā)現(xiàn)對于海森堡信道，其非馬爾科夫性度NV隨著環(huán)境參數(shù)的增大而指數(shù)衰減；隨信道溫度T的提高而減??；而且還發(fā)現(xiàn)因為奇偶效應， NV隨著自旋鏈長度N的增大并不是單調(diào)遞減的；另外，當加入外磁場時，

3、 NV隨B的變化呈現(xiàn)振蕩行為，特定的外磁場B能夠大大增加寄存器Q的非馬爾科夫度。而對于XY模型，NV隨環(huán)境參數(shù)，自旋鏈長度N的增大都是單調(diào)遞減的，且其NV與熱庫溫度T無關。
　　最后，我們針對單模腔場中的二能級耦合原子系綜，討論它的量子相變和基態(tài)相干性。首先利用玻色場方法，在非旋轉波近似時，計算了單模腔場中耦合原子的量子相變和基態(tài)相干性。接著通過將基態(tài)能量最小化得到了正常相—超輻射相的相變界限c，進一步對基態(tài)下的兩體量子關聯(lián)、以及