不同库的记忆效应对双量子点等固态系统中量子通讯的影响

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量子信息科学是一门包括量子光学、量子力学等多种学科的新兴交叉学科。最近,随着人类科学技术的发展和技术水平的上升,众多理论方案在实际实践中得以实现,例如量子隐形传输、量子密集编码和量子密钥传输等。其中自1993年量子隐形传态理论方案有Bennet等人做了开创性工作以来,就引起了广大理论物理学家和实验物理学家的关注,量子隐形传态是通过局域操作和分割两地的两种纠缠粒子将不可知的粒子态以高于任何经典协议的保真度传送者,这个理论方案先在光子比特后在原子比特中得以完成。至今,量子隐形传态在众多不同的体系中实现,列如有量子点系统,超导量子电路,离子阱系统,光学系统,核磁共振系统等。而固态量子系统因有易集成性和可扩展性的优势,在量子通信和信息处理(如量子隐形传输)进程中具有潜在的用途。本论文一共分为四章,第一章简要回顾量子信息科学发展情况以及表述选题的目的和意义。第二章阐述了开放量子系统的基础理论知识,阐述了非马尔科夫量子态扩散方法及国内外发展情况,量子信息基础概念包括隐形传输和密集编码。第三章主要利用量子态扩散方法研究两比特海森堡模XXZ自旋链体系与零温波色库相互作用时量子隐形传态平均保真度的动力学演化特性,给出在标准量子隐形传输协议下用该模型传送单个比特量子态的平均保真度随系统各个参量的演化情况。根据演化图像,可以看出在标准量子隐形传输过程中,当量子信道道处于最大纠缠态时,非马尔科夫效应对量子隐形传态平均保真度的提高起到了积极作用,通过调节两比特间耦合常数和恰当的传输时间,增大均匀磁场强度或DM相互作用可以获得最优平均保真度。第四章主要利用量子态扩散方法研究耦合的双量子点体系与零温费米库相互作用时量子隐形传输平均保真度和密集编码信道容量的动力学演化特性。计算结果表明非马尔科夫环境噪声系数和双量子点耦合系数对量子隐形传态平均保真度和稠密编码信道容量起到了积极的作用,此外量子信道为分离态时,信道容量值最大,而且在特殊点能达到最大信道容量值。第五章研究生三年的工作总结与展望。
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