经典噪声下的量子芝诺效应和反芝诺效应

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量子芝诺效应和反芝诺效应与量子力学基本理论和量子技术的应用紧密相关,多年来在理论方面和实验方面都引起了广泛的注意。人们感兴趣的大部分是量子化环境影响下的开放量子系统的量子芝诺效应和量子反芝诺效应,而对于经典噪声作用下的量子芝诺动力学行为还少有涉及。本文主要研究随机电报噪声和有色噪声两种经典噪声影响下系统的量子芝诺和量子反芝诺的动力学行为。我们利用有效衰减率来定量描述一个两能级系统在频繁测量下从芝诺效应到反芝诺效应的转换。通过对有效衰减率进行定性的分析我们发现,不同条件下两种经典噪声对系统的芝诺和反芝诺动力学都有显著的影响。对于随机电报噪声的情况,当反转率γ>2时,系统与环境的有效耦合强度较小,系统的动力学行为呈现马尔科夫特性,增加测量的时间间隔会出现系统从量子芝诺效应到量子反芝诺效应的过渡;与之相反,当γ<2时,系统与环境耦合强度较大,系统的动力学行为呈现非马尔科夫特性,此时有效衰减率随测量时间间隔增大而出现阻尼振荡,这说明量子芝诺效应和量子反芝诺效应交替出现。对于有色噪声的情况,不同的噪声指数α以及涨落子个数N_f都会影响有效衰减率随测量时间间隔的变化特性。我们发现对于固定的N_f,在α比较小的时候,有效衰减率振荡得不明显,表明量子反芝诺效应不太明显;而当噪声指数α逐渐增大的时候,有效衰减率开始出现振荡并且逐渐显著,量子反芝诺效应显著出现,随着测量时间间隔的增加,量子芝诺效应和量子反芝诺效应交替出现。当α固定时,随着涨落子个数的N_f的增加,量子系统和环境的耦合程度减弱,有效衰减率的振荡的现象会逐渐消失。这是由于当N_f增加时,按照概率论中的中心极限定律,多个独立噪声和集体行为将表现出高斯特性。所以随着N_f的增加,系统的演化特性从非高斯情况逐渐过渡到高斯情形。
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