基于量子反饋的量子態(tài)調(diào)控方案研究.pdf

1、在量子信息中，對于量子相干和量子糾纏的研究一直受到人們的廣泛關(guān)注。但是由于量子系統(tǒng)之間的耦合以及系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用，量子系統(tǒng)的相干性和量子糾纏都會不可避免地遭到破壞。而實(shí)際的量子信息處理過程的效率都是依賴于量子系統(tǒng)的相干性和量子糾纏。因此如何保持量子相干和糾纏就顯得格外重要。本論文擬將經(jīng)典控制系統(tǒng)中的反饋技術(shù)移植到量子系統(tǒng)中，即擬采用量子反饋的方法來實(shí)現(xiàn)量子系統(tǒng)相干性和糾纏的控制和保護(hù)。由于，這里我們考慮了實(shí)際的環(huán)境因素，不同條件

2、下的量子主方程的求解也是本論文要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。量子主方程的解析解在一般情況下是不易的，故此本文主要利用數(shù)值模擬的方法來求解量子主方程，并得到開放系統(tǒng)的量子相干和糾纏的演化及其保護(hù)。另外，在噪聲環(huán)境中制備得到的糾纏態(tài)必為混合糾纏態(tài)，這對實(shí)際的依賴于量子糾纏的量子信息處理十分不利。我們考慮利用量子反饋的方法，在噪聲環(huán)境下能否制備得到純的最大糾纏態(tài)。通過上述研究，本論文主要得到了如下的成果：
　　 一、量子躍遷反饋方案對開放量子

3、系統(tǒng)的相干性和糾纏的動(dòng)力學(xué)的影響。在引入了兩種常用的量子反饋，即零差探測反饋和量子躍遷反饋后，我們主要基于量子躍遷反饋技術(shù)和數(shù)值模擬的方法，研究了不同的量子躍遷反饋方案對處于不同的初始狀態(tài)的系統(tǒng)的相干性和糾纏的動(dòng)力學(xué)的影響。當(dāng)然，這里首先考慮的是探測效率為1.0的情況，對于探測效率不為1.0的情況我們也進(jìn)行了簡單地分析。結(jié)果表明，量子躍遷反饋對處于環(huán)境中的開放量子系統(tǒng)的相干性和糾纏都具有較好的保護(hù)作用。這里的關(guān)鍵在于針對不同的系統(tǒng)初始態(tài)

4、如何選取最優(yōu)化的反饋方案。文中我們給出了相應(yīng)于不同初始態(tài)的最佳反饋方案，為對抗開放量子系統(tǒng)的消相干和消糾纏提供了切實(shí)可行的方法參考。
　　 二、噪聲環(huán)境中三粒子穩(wěn)定糾纏純態(tài)的制備方案設(shè)計(jì)。在引入并分析了Yamamoto關(guān)于如何在噪聲環(huán)境下制備Bell態(tài)的理論后，我們將局域零差探測反饋和全局零差探測反饋結(jié)合，設(shè)計(jì)出合適的反饋方案并將其反作用到待制備糾纏的量子體系上，實(shí)現(xiàn)開放系統(tǒng)中三粒子純的最大糾纏態(tài)的制備，包括GHZ態(tài)和W態(tài)。因現(xiàn)