開放量子系統(tǒng)中糾纏動力學(xué)的理論研究.pdf

1、作為量子力學(xué)、信息學(xué)以及計算機科學(xué)的多元交叉學(xué)科，量子信息學(xué)承載著人類跨越經(jīng)典信息科學(xué)極限的夢想。現(xiàn)今它的迅猛發(fā)展也為傳統(tǒng)的通信和計算機領(lǐng)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(xué)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(fù)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(xué)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(fù)面的，在某些情況下環(huán)境的記憶效應(yīng)是保護系統(tǒng)量子性的關(guān)鍵因素。因此本文把關(guān)注點放在開放量子系統(tǒng)中的non-Markov記憶效應(yīng)上，以實際物理系統(tǒng)精確的退相干動力學(xué)為基礎(chǔ)，探索了一種普遍的利用環(huán)境的特殊結(jié)構(gòu)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(xué)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(lǐng)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(chǔ)。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(gòu)建了玻色環(huán)境下費米系統(tǒng)精確的糾纏動力學(xué)，并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu)中，通過求解系統(tǒng)嚴(yán)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(yīng)是產(chǎn)生最大穩(wěn)態(tài)費米糾纏的關(guān)鍵。第五章我們將目光轉(zhuǎn)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(yīng)。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(yīng)，將目前基于Born-Markov近似下的光機械系統(tǒng)的基礎(chǔ)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(gòu)了x-x耦合諧振子的波函數(shù)和密度矩陣。
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