若干量子系統(tǒng)的相變及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、量子信息科學(xué)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)可實(shí)用化的量子通訊和量子計(jì)算，但是在實(shí)際的量子信息處理過程中，量子系統(tǒng)與外部環(huán)境間不可避免的相互作用將導(dǎo)致量子退相干的發(fā)生。因此系統(tǒng)地研究開放體系的動(dòng)力學(xué)，以尋找克服量子退相干的方法，成為量子信息科學(xué)的主要任務(wù)。不同環(huán)境下量子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)過程將會呈現(xiàn)出不同的性質(zhì)，如果環(huán)境滿足玻恩-馬爾科夫近似，則系統(tǒng)的相干性將會經(jīng)歷馬爾可夫過程而單調(diào)的流失。對于有些環(huán)境模型而言，環(huán)境對系統(tǒng)的狀態(tài)信息具有記憶效應(yīng)使得系統(tǒng)的量子

2、相干性能夠得到暫時(shí)的恢復(fù)，這種非馬爾科夫性在實(shí)際的量子信息處理同樣非常普遍。
　　我們對量子信息處理過程中的典型環(huán)境模型進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。采用基于量子態(tài)空間體積回復(fù)的非馬爾科夫性度量NV，計(jì)算了common spin環(huán)境下自旋信道的非馬爾科夫性。發(fā)現(xiàn)對于海森堡信道，其非馬爾科夫性度NV隨著環(huán)境參數(shù)的增大而指數(shù)衰減；隨信道溫度T的提高而減?。欢疫€發(fā)現(xiàn)因?yàn)槠媾夹?yīng)， NV隨著自旋鏈長度N的增大并不是單調(diào)遞減的；另外，當(dāng)加入外磁場時(shí)，

3、 NV隨B的變化呈現(xiàn)振蕩行為，特定的外磁場B能夠大大增加寄存器Q的非馬爾科夫度。而對于XY模型，NV隨環(huán)境參數(shù)，自旋鏈長度N的增大都是單調(diào)遞減的，且其NV與熱庫溫度T無關(guān)。
　　最后，我們針對單模腔場中的二能級耦合原子系綜，討論它的量子相變和基態(tài)相干性。首先利用玻色場方法，在非旋轉(zhuǎn)波近似時(shí)，計(jì)算了單模腔場中耦合原子的量子相變和基態(tài)相干性。接著通過將基態(tài)能量最小化得到了正常相—超輻射相的相變界限c，進(jìn)一步對基態(tài)下的兩體量子關(guān)聯(lián)、以及