开放系统中两体量子纠缠特性的研究

• 作 者: 闫丽
• 机 构: 曲阜师范大学
• 出 处: 曲阜师范大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 两体量子 纠缠特性 动力学行为 开放系统

由量子力学和信息科学两部分内容组成的量子信息学是一门交叉科学。量子纠缠是量子信息领域中的重要特征之一，近年来，量子纠缠一直引起众多学者的注意，不仅在于它是一项基础性的研究，而且在多个领域中它都得到了普遍的应用，例如量子计算和量子通信。至今，只有两体纠缠已经被很好地量化和理解，多体纠缠因其度量中遇到困难现仍处于广泛地探索中。所以，两体系统的纠缠动力学随着研究地深入已经趋于完善，而多体纠缠在研究的过程中仍受到多方面的限制。　　在由两个量子比特组成的所有量子态中，有一类被称为Bell态，它有四种形式。Bell态是由两个自旋为1/2的粒子组成的典型纠缠态，它不能被简单的写成各自子态的直积形式，因此可以看出它是一种非经典的量子关联。本文我们以两种Bell态为例来研究原子间及原子与热库间的量子纠缠，分析原子与热库间的初始关联、原子间的偶偶相互作用、原子间的自旋相互作用等因素对纠缠动力学结果的影响，进而找到保护纠缠的方法，本文的主要内容包括以下两个部分：　　1.研究了存在偶偶相互作用的两个二能级原子与共同单洛伦兹热库相互作用模型下的两体间的纠缠动力学行为。主要考虑了原子系统与环境存在初始关联时，两原子间的偶偶相互作用对纠缠动力学的影响，可以发现：偶偶相互作用一定时，马尔科夫环境下初始关联使原子与热库间的纠缠比原子间的纠缠衰减地慢，非马尔科夫环境下初始关联使原子间的纠缠振荡减弱；另外在马尔科夫热库中，随着偶偶相互作用的增强，两原子纠缠可以得到提升，而在非马尔科夫热库中，随着偶偶相互作用的增强，原子间及原子与热库间最终保持较大纠缠值。　　2.研究了两个二能级原子与一个热库组成的系统在马尔科夫和非马尔科夫环境下的纠缠动力学行为，考虑了原子间初态纠缠和原子间自旋相互作用对纠缠演化的影响，结果表明：在弱耦合条件下，|ψ〉AB=cosθ|ee〉+sinθ|gg〉态下原子间的共生纠缠随时间迅速地衰减为零，在强耦合条件下，|ψ〉AB态因热库的非马尔科夫性，原子间的共生纠缠出现周期性振荡，且振荡幅度和周期不受原子初态的影响，当θ=3/4π时，|Φ〉AB=cosθ|eg〉+sinθ|ge〉态始终保持在最大纠缠态；在强耦合条件下，无论是|ψ〉AB态还是|Φ〉AB态原子间的共生纠缠都随着原子间自旋相互作用的增大而增大，并且在强耦合下， |ψ〉AB可避免原子间纠缠死亡现象的出现。