開(kāi)放系統(tǒng)的量子非馬爾科夫性和量子關(guān)聯(lián).pdf

1、任何量子系統(tǒng)都不可避免地和它周?chē)沫h(huán)境相互作用，因而量子系統(tǒng)都是開(kāi)放的。研究開(kāi)放量子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的特性，如退相干、能量的耗散和量子關(guān)聯(lián)，已經(jīng)成為量子力學(xué)的許多應(yīng)用中的至關(guān)重要問(wèn)題。通常研究開(kāi)放量子系統(tǒng)時(shí)把環(huán)境看作沒(méi)有記憶的馬爾科夫環(huán)境。然而，環(huán)境往往表現(xiàn)出記憶效應(yīng)，許多重要的物理系統(tǒng)，必須用量子非馬爾科夫過(guò)程來(lái)描述。本文主要研究開(kāi)放系統(tǒng)中量子非馬爾科夫性和量子關(guān)聯(lián)的動(dòng)力學(xué)演化特性。
　　本研究分為六個(gè)部分：第一章簡(jiǎn)單介紹了開(kāi)放量子系

2、統(tǒng)的一些基本理論。第二章我們從一個(gè)類-Lindblad方程出發(fā)，研究了Lamb移動(dòng)對(duì)量子非馬爾科夫動(dòng)力學(xué)的影響。研究表明:含時(shí)Lamb移動(dòng)能夠引起B(yǎng)loch球的非均勻旋轉(zhuǎn)，但不影響系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的非馬爾科夫性。我們還得到了信息回流的充要條件，找到了最大信息回流量的最優(yōu)初態(tài)對(duì)，發(fā)現(xiàn)非馬爾科夫性的突變現(xiàn)象。并利用Bloch球的演化來(lái)描述量子過(guò)程的非馬爾科夫性，成功地預(yù)言和直觀地解釋了所獲得的結(jié)果。第三章我們對(duì)獨(dú)立庫(kù)模型，研究了兩個(gè)量子比特的量子

3、關(guān)聯(lián)的非馬爾科夫動(dòng)力學(xué)。研究發(fā)現(xiàn)，非馬爾科夫效應(yīng)可以導(dǎo)致量子關(guān)聯(lián)振蕩，甚至形成關(guān)聯(lián)量子拍現(xiàn)象。我們對(duì)這種現(xiàn)象做出了物理上合理的解釋。這種量子干涉現(xiàn)象可以用來(lái)探測(cè)量子比特間的躍遷頻率的差異或表明局域非馬爾科夫環(huán)境的不同。我們也研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)自發(fā)輻射的有效抑制可以保護(hù)量子關(guān)聯(lián)。單色性好的腔模和原子與腔模頻率大失諧都有助于保護(hù)量子關(guān)聯(lián)。第四章我們對(duì)獨(dú)立庫(kù)模型，研究了在不同獨(dú)立庫(kù)（平坦庫(kù)和洛倫茲庫(kù)）的環(huán)境中兩個(gè)自旋間的兩種關(guān)聯(lián)（測(cè)量引起非定域

4、性和幾何失諧）的動(dòng)力學(xué)演化。研究表明:兩種初態(tài)（單激發(fā)態(tài)和雙激發(fā)態(tài)）的測(cè)量引起非定域性是相同的，而幾何失諧則依賴于初態(tài)。研究也表明:在演化結(jié)束時(shí)，兩自旋間的關(guān)聯(lián)全部轉(zhuǎn)移到兩庫(kù)的關(guān)聯(lián)中;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)關(guān)聯(lián)突然死亡現(xiàn)象而且洛倫茲庫(kù)中關(guān)聯(lián)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，即非馬爾科夫效應(yīng)，也觀察到關(guān)聯(lián)量子拍現(xiàn)象。第五章我們對(duì)獨(dú)立庫(kù)模型，研究了兩種不同的馬爾科夫噪聲通道下，量子比特間的相互作用強(qiáng)度和初始態(tài)的相位對(duì)量子失諧動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明，在兩種不同的