本文關(guān)鍵詞：利用測量和反饋操控量子態(tài)克服消相干，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學》 2015年

利用測量和反饋操控量子態(tài)克服消相干

閆妍  

【摘要】：近年來，量子信息的飛速發(fā)展引起了人們廣泛的關(guān)注。實際的量子信息處理效率關(guān)鍵取決于量子相干性和量子糾纏。但是由于量子系統(tǒng)總是不可避免的與其周圍環(huán)境發(fā)生相互作用，就會導致量子消相干的產(chǎn)生，這成為了實現(xiàn)量子信息處理的主要障礙。在本文中，我們主要研究了如何利用量子測量和反饋操控量子態(tài)抵抗消相干，全文內(nèi)容大致分為如下三個部分： 在第一部分中，我們考慮一個量子系統(tǒng)與一個熱庫相互作用，推導出了在施加基于測量的量子反饋控制下，整個系統(tǒng)（包括開放量子系統(tǒng)和環(huán)境）演化的主方程，，恰為Lindblad形式。作為一個具體模型，我們選取一個二能級原子處在相移噪聲環(huán)境中，并對其施加測量反饋操作。我們發(fā)現(xiàn)對于一個任意給定的量子純態(tài)，總能找到一個相應(yīng)的測量反饋方案，可以有效地將任意初態(tài)制備到這個目標純態(tài)上。通過選取合適的基于弱測量的反饋方案，我們還可以在相移噪聲中保護并穩(wěn)定處于兩個非正交態(tài)之一的量子態(tài)。此外，適當?shù)臏y量反饋方案還可以幫助我們實現(xiàn)保護由兩個非正交態(tài)組成的一類混態(tài)。 在第二部分中，我們推導出了一個描述約化系統(tǒng)在測量反饋控制下演化的主方程。在這部分里我們考慮了兩種典型的消相干通道：相移耗散通道和能量耗散通道。對于一個二能級原子經(jīng)過任一耗散通道，我們對描述約化系統(tǒng)演化的測量反饋主方程進行了求解，并得到了系統(tǒng)態(tài)矢演化動力學的精確解析解�；趹B(tài)矢演化的解析解，我們通過選取適當?shù)臏y量反饋方案，實現(xiàn)了任意給定量子純態(tài)的制備，并在不同環(huán)境下比較了制備效果。此外，我們還分別在兩類噪聲中研究了如何更好的保護兩個非正交態(tài)，發(fā)現(xiàn)非偏置測量基下的投影測量并不是最佳的選擇，偏置測量基下的弱測量可以實現(xiàn)對兩個非正交態(tài)最好的保護。 在最后一部分中，我們考慮了兩個量子比特與一個共同的結(jié)構(gòu)庫相互作用，并且量子比特系統(tǒng)與庫之間存在初始關(guān)聯(lián)。通過在量子比特系統(tǒng)經(jīng)歷消相干通道的前后分別施加定域的前后測量，不僅能在開始階段使兩個量子比特之間產(chǎn)生更多的糾纏，而且這個產(chǎn)生的糾纏也能夠保持更長的時間。我們主要研究了不同系統(tǒng)-環(huán)境初始關(guān)聯(lián)對系統(tǒng)量子比特之間糾纏的影響，并在每種關(guān)聯(lián)下分別得到了能夠使糾纏最大的最佳前后測量強度。我們發(fā)現(xiàn)存在初始量子關(guān)聯(lián)會比存在初始經(jīng)典關(guān)聯(lián)產(chǎn)生更多的糾纏，并且產(chǎn)生的糾纏可以維持更長的時間。我們方案對糾纏的提升依賴于演化時間、衰減率和系統(tǒng)的初態(tài)。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O413
【目錄】：

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本文編號：172548