【摘 要】
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量子开放系统在量子信息,量子光学,固体物理以及量子化学等领域都有非常重要的应用.本文一方面研究了量子开放系统的若干基础理论问题,另一方面研究了量子开放系统在量子信息
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量子开放系统在量子信息,量子光学,固体物理以及量子化学等领域都有非常重要的应用.本文一方面研究了量子开放系统的若干基础理论问题,另一方面研究了量子开放系统在量子信息领域中的应用. 在理论研究部分,作者集中研究了non-Markovian量子开放系统的一种理论工具——时间无卷积(time convolufionless,TCL)主方程.在TCL主方程的数值解法方面,改进了最近提出的non-Markovian量子跳(non-Markovian quantum jump,NMQJ)方法,相比于NMQJ方法,改进后的方法更加准确并且效率更高.并且,还将这种方法推广到求解广义Lindblad主方程.在TCL主方程的适用性方面,学术界的普遍观点是TCL主方程在强耦合区域会因为奇异性而失效.作者的研究指出,奇异性并不影响TCL主方程在强耦合区域的适用性.在强耦合区的微扰问题方面,通过一个例子论证了多重尺度微扰法的可行性. 在实际应用部分,作者研究了量子开放系统在量子纠缠动力学和量子反馈控制中的应用.在量子纠缠动力学方面,作者研究了偶极-偶极相互作用对纠缠动力学的影响.在实际的实验中,两个原子与腔的耦合强度存在差异,考虑偶极-偶极相互作用与这个因素的协同作用,从渐进行为来看,研究发现没有稳态纠缠的存在;而从动力学行为来看,研究发现强的偶极-偶极相互作用可以减慢纠缠消失的速度.接着,研究了原子与腔的失谐量对纠缠动力学的影响.研究发现,在近共振区,谱线越宽纠缠消失越慢,而在远失谐区,谱线越宽纠缠消失越快.按照量子测量理论的语言,可以将前者解释为环境诱导的量子Zeno效应,将后者解释为环境诱导的反Zeno效应.在量子反馈控制方面,研究了量子反馈对量子纠缠和量子关联的动力学的影响.研究发现,探测器的噪声可能触发量子纠缠和量子关联的产生:有限的探测效率会导致纠缠在有限时间内消失;对于有的初态而言,低的探测效率反而能促进量子纠缠和量子关联的产生.研究还发现,量子纠缠的演化中可能出现突然改变的现象.
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