量子纠缠和量子关联

论文摘要

量子世界存在一种独特物理特性---量子纠缠,用此来区分量子世界和经典世界,在量子信息学中量子纠缠作为一种重要的资源,已经广泛的运用在量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配和量子纠错等.人们也提出了许多方法来描述纠缠的物理量,如Von Neumann熵,部分转置负本征值,共生纠缠度.但是,实验上和理论上证实了,量子纠缠不包含所有的量子关联,为更加全面描述量子关联,人们提出了量子失协（quantum discord,简记为QD）。量子纠缠不完全等同于非经典关联,有的系统即使量子纠缠等于0,但是仍然存在量子失协,所以量子失协引起大家浓厚的兴趣.但是对于一些特殊的态才能得到量子失协的精确解析,为了克服这个问题,人们提出了几何量子失协（geometric measure of quantum discord,简记GQD）的方法,用此方法解两体问题相对于QD要简单的多。本文主要研究一下几个方面:第一章绪论介绍了一些常用的两体系统量子关联的度量方法,例如:部分转置负本征值,并发度,几何量子失协。第二章研究了共振与非共振情况下的Jaynes-Cummings（J-C）模型的量子纠缠特性。在研究J-C模型的纠缠特性中发现在共振情况下,初态为最大纠缠态时,原子与光场之间的纠缠一直处于最大纠缠态。发现当初态为最大纠缠态时,非共振情况下,原子与光场的一直处于纠缠状态.然而增加失谐量会破坏纠缠状态.增加光子数会使演化周期变短.在非共振情况下选择适当的初态使原子与光场的一直处于纠缠状态.第三章研究Tavis-Cummings模型中的几何量子失协特性。通过改变两原子初始状态,腔内光子数和偶极-偶极相互作用强度,结果表明:几何量子失协都是随时间周期性振荡,选取适当的初态,可以使两原子一直保持失协状态.增加腔内光子数和增强偶极-偶极相互作用强度都可以使几何量子失谐有略微的增大.第四章研究了驱动耦合两比特的量子纠缠和几何量子失协的特性。在开放的量子系统中,通过改变相邻比特的Rabi频率比,初态,热波色子数来研究纠缠演化特性,结果表明:当我们选择合适近邻的耦合参数比η时,不管初始态是否纠缠,随着时间的延长,两比特态最终会一直处于纠缠状态。与此同时,我们也发现了量子突然产生和量子突然死亡现象。噪声强度的增强也可以使系统最终处于稳定得纠缠状态。另外,我们研究的是在零温、零失谐的情况下驱动耦合两比特的几何量子失协演化规律,自旋耦合常数、噪声强度对几何量子失协的影响。结果表明:可以发现外部调控的参数Ω增大,几何量子失协演化曲线整体向右平移。我们可以通过调节J值和噪声强度来获得一个稳定的几何量子失协。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 量子纠缠
•   1.2 纠缠态
•   1.3 量子纠缠度度量
•     1.3.1 部分转置负本征值（Negativity）
•     1.3.2 共生纠缠度（Concurrence）
•   1.4 几何量子失协
•   1.5 量子主方程
•   1.6 海森堡自旋链模型
• 2 共振与非共振情况下的J-C模型量子纠缠特性
•   2.1 模型及相关公式
•     2.1.1 讨论
•   2.2 本章结论
• 3 Tavis-Cummings模型中的几何量子失协特性
•   3.1 模型和相关公式
•     3.1.1 讨论
•   3.2 本章结论
• 4 驱动耦合两比特的量子纠缠和几何量子失协
•   4.1 驱动耦合两比特的量子纠缠
•     4.1.1 物理模型和相关公式
•     4.1.2 讨论
•     4.1.3 结论
•   4.2 驱动耦合两比特的几何量子失协
•     4.2.1 物理模型和相关公式
•     4.2.2 讨论
•     4.2.3 结论
• 5 总结和展望
• 参考文献
• 硕士阶段发表的论文目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 程景

导师: 单传家

关键词: 量子纠缠,量子失协,几何量子失协,部分转置负本征值,共生纠缠度

来源: 湖北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 湖北师范大学

分类号: O413.1

总页数: 39

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