基于量子反饋控制的糾纏研究.pdf

1、隨著量子光學和量子信息理論的發(fā)展，量子糾纏的相關研究備受關注。理想的量子系統(tǒng)是封閉的，以至于可以一直保持其量子性。然而，真實的量子系統(tǒng)對于外界環(huán)境是開放的，因此容易受量子退相干現(xiàn)象影響，從而導致糾纏的損失。對于有效的量子信息任務而言，退糾纏現(xiàn)象無疑是一個主要的障礙。因此，研究開放量子系統(tǒng)的糾纏動力學演化性質以及掌握控制糾纏衰退的方法具有十分重要的意義。最近，在實時監(jiān)測和操縱單個量子系統(tǒng)的理論和實驗方面取得了很大進展，量子反饋控制被視為處

2、理退相干問題，穩(wěn)定糾纏態(tài)的一個理想方法。因此，本文針對自旋系統(tǒng)和腔量子電動力學系統(tǒng)的退糾纏性質及動力學行為進行研究，重點研究利用量子反饋控制方法實現(xiàn)穩(wěn)定糾纏態(tài)的制備和調控。
　　利用對數(shù)Negativity和Measurement-induced disturbance方法，研究了與兩個不同溫度的玻色庫耦合的混合自旋開放系統(tǒng)的量子糾纏和量子關聯(lián)動力學。詳細討論了自旋系統(tǒng)的初態(tài)、熱庫的溫度、自旋粒子之間鐵磁耦合、反鐵磁耦合以及各項異

3、性參數(shù)對量子糾纏和量子關聯(lián)演化規(guī)律的影響，發(fā)現(xiàn)量子糾纏受系統(tǒng)初態(tài)和熱庫溫度影響較大并且會出現(xiàn)突然死亡的現(xiàn)象，而量子關聯(lián)則不同。量子糾纏只是一種特殊的量子關聯(lián)，分離態(tài)也可能擁有量子關聯(lián)。通過適當?shù)卣{節(jié)自旋系統(tǒng)的耦合常數(shù)和各向異性參數(shù)，可以增強量子糾纏和量子關聯(lián)，并且反鐵磁性耦合自旋鏈具有更強的魯棒性。
　　隨著量子比特數(shù)目的增多，糾纏動力學變得更復雜，在噪聲的影響下糾纏變得更脆弱，因此，開發(fā)控制多體退糾纏的方法仍然是一個挑戰(zhàn)。在基于

4、量子跳躍的反饋控制下，研究了在三個經(jīng)典場驅動下，與強耗散單模腔非共振耦合的三個Λ型三能級原子的糾纏動力學。分別討論了初態(tài)為三原子分離態(tài)和三原子糾纏態(tài)的情況下，三個原子之間的糾纏演化特性。當初態(tài)為三原子分離態(tài)時，通過調節(jié)經(jīng)典場的拉比頻率并且選擇適當?shù)木钟蚍答伩刂?，三體糾纏可以被極大地增強。重要的是利用我們的反饋模型，只需調節(jié)經(jīng)典場的拉比頻率和局域反饋，就可以得到系數(shù)任意的穩(wěn)定W類態(tài)，其中包含重要的三體糾纏態(tài)，如W態(tài)|W>，W類態(tài)|W′±>

5、和三比特無集體振幅阻尼退相干態(tài)|ψ>。此外，找到了三體W類態(tài)}φ>無退相干的條件。通過適當?shù)卣{節(jié)經(jīng)典場的拉比頻率并且進行反饋控制，可以實現(xiàn)非對稱W態(tài)和W態(tài)之間的相互轉化。在理論上，利用此方案可以實現(xiàn)N量子比特W態(tài)的制備和穩(wěn)定。該方案對于穩(wěn)定W態(tài)的實驗實現(xiàn)具有一定的指導意義。
　　相比于二維系統(tǒng)，編碼于高維空間的量子通信效率將大大提高。對于某些特殊類型的竊聽攻擊方案，編碼在高維系統(tǒng)上的量子密鑰分發(fā)和量子密碼術更安全。利用基于量子跳躍