开放量子系统中非马尔科夫性对热流的影响

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任何量子系统都不可避免地会与周围的环境发生相互作用,也就是说任何实际的量子系统都是开放的,如果存在信息从环境到系统的回流,就称为非马尔可夫动力学。我们知道,碰撞模型是研究非马尔可夫动力学的重要工具之一,并且在量子光学、量子热力学等领域得到了广泛应用。马尔科夫近似在大多数情况下是合理的,但有些情况必须考虑非马尔科夫过程,碰撞模型可以有效的处理非马尔可夫动力学。研究发现,通过引入系统环境初始关联等方法可以描述碰撞模型中的非马尔科夫过程。我们的研究是以碰撞模型方法为基础,考虑系统是一个量子比特,它与分层环境相互作用,分层环境由辅助系统和库构成,库由大量相同的量子比特组成,且库粒子之间存在相互作用。本文主要研究的是非马尔可夫性对热流的影响。主要内容如下:第一章为引言,介绍研究背景和要解决的问题。第二章为基础知识,具体介绍开放量子系统、碰撞模型和非马尔可夫度,并介绍了马尔可夫主方程的推导。第三章中,我们首先介绍了模型,计算出不同耦合强度的非马尔可夫度,并研究非马尔可夫性对热流的影响,发现非马尔科夫性能够加速系统能量的耗散。随后,我们在系统和环境之间加入初始量子关联和初始经典关联。我们发现,加入初始量子关联和初始经典关联后,系统都可以实现从马尔可夫动力学到非马尔可夫动力学的转变。而且,与系统环境初始经典关联相比,系统环境初始量子关联能够加强信息回流。我们在比较系统环境初始关联对热流的影响时发现,与系统环境初始量子关联相比系统环境初始经典关联可以使系统更先达到热平衡,加快了热耗散速率。第四章是本文的最后一章,是对全文的总结和对未来的展望。
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