局域量子操作對噪聲環(huán)境下量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的調(diào)控.pdf

1、不確定性原理是量子理論的基本假設(shè)之一，反映了量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的本質(zhì)區(qū)別，它對兩個(gè)不對易力學(xué)量測量結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行了約束。量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系是基于量子糾纏提出的熵不確定關(guān)系，它既是對量子理論中基本概念的補(bǔ)充，在量子測量、量子密鑰、糾纏見證等方向也極具應(yīng)用價(jià)值，是目前量子信息領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。
　　實(shí)際的量子系統(tǒng)不可避免地會與外部環(huán)境發(fā)生相互作用，引起退相干，造成系統(tǒng)內(nèi)部噪聲增加，量子信息流失，從而使得熵不確定度增加。

2、如何突破噪聲環(huán)境對量子系統(tǒng)相干性的影響，減少量子系統(tǒng)的熵不確定度，實(shí)現(xiàn)低噪聲量子信息處理，是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域關(guān)注的重大課題。本文提出了兩種利用弱測量和PT對稱操作調(diào)控糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的量子操作方案，取得了一些具有創(chuàng)新性的結(jié)果。
　　本文主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　第一章介紹了本文的研究背景。
　　第二章闡述了不確定關(guān)系及其研究發(fā)展，重點(diǎn)介紹了量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系。
　　第三章介紹了量子運(yùn)算和量

3、子測量的基本理論，以及弱測量和PT對稱操作兩種量子操作。
　　第四章將環(huán)境噪聲分為量子噪聲和經(jīng)典噪聲，分別研究了噪聲環(huán)境下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的動力學(xué)行為。對局域量子噪聲下的一類貝爾對角態(tài)，給出了量子存儲支撐的熵不確定度更為簡單的表達(dá)式，討論了幾種典型局域量子噪聲下，量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的演化情況，結(jié)果表明量子存儲可以降低量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度，但環(huán)境噪聲導(dǎo)致的退相干會削弱甚至消除量子存儲的作用，從而引起系統(tǒng)中熵不

4、確定度顯著增加。對于經(jīng)典噪聲，研究了隨機(jī)相位噪聲和隨機(jī)電報(bào)噪聲對量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的影響，發(fā)現(xiàn)在馬爾科夫區(qū)域，系統(tǒng)中的量子熵不確定度隨時(shí)單調(diào)增加，而在非馬爾科夫區(qū)域，系統(tǒng)中的量子熵隨時(shí)振蕩增加，增加速率均與噪聲參數(shù)有關(guān)，因此可以通過控制噪聲參數(shù)，抑制系統(tǒng)中的熵不確定度增加。
　　第五章研究了在廣義振幅阻尼噪聲下，局域弱測量操作，對初始制備在糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關(guān)系的調(diào)控作用。通過數(shù)值求解，得到了局域弱測量和弱測

5、量反轉(zhuǎn)操作降低系統(tǒng)中量子熵不確定度的最優(yōu)方案。發(fā)現(xiàn)即使在噪聲很強(qiáng)、或者長時(shí)演化條件下，通過選擇合適的弱測量和弱測量反轉(zhuǎn)操作的強(qiáng)度，也能夠有效抑制糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度及其下限。并討論了弱測量和弱測量反轉(zhuǎn)操作強(qiáng)度對糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的不同影響。
　　第六章研究了振幅阻尼噪聲下，局域PT時(shí)稱操作，對初始制備在最大糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關(guān)系的調(diào)控作用。發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的PT對稱操作能有效降低糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確