环境中的两比特量子关联动力学研究

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量子纠缠,量子失协,量子亏损是研究量子态的非经典关联的重要物理量,它们在量子信息科学中有着重要的作用。目前的研究大多数集中于对两量子比特X型态的量子失协研究。这是因为最优化计算十分复杂,一般情况下,量子失协解析式很难得到,目前只有高斯态和特定的两比特量子态,以及一些对称态的量子失协存在解析的表达式。为此,在论文中,我们研究两量子比特非X型态的量子纠缠动力学,还研究量子失协和量子亏损动力学,其中量子纠缠用广义负性和纠缠共生度来描述,另外,我们还比较了这两种量子关联。首先,我们给出相关的理论基础,其中包括两种广泛应用的纠缠量度,广义负性和共生度,并给出测量诱导的量子关联量度的定义,如量子失协和量子亏损等。我们还介绍两种重要的数值计算方法,分别是蒙特卡洛模拟和下坡辛算法。其次,我们用这两种数值方法分别研究环境中的两量子比特不同初态的量子失协和量子亏损动力学,还研究量子纠缠动力学。结果表明,纠缠共生度和广义负性随时间演化的行为是相似的,都呈现为随时间逐渐衰减。在给定某一初态的情况下,适当调节模型参数会使它们在同一时刻出现突然死亡现象。另外,量子失协和量子亏损的某些行为也是相似的,如在演化过程中都出现极大值和极小值。但是,在演化的中期,量子失协随时间逐渐减弱而量子亏损逐渐增长。值得一提的是,量子亏损在演化过程中会发生突变,并且适当调节模型参数可以使它在一段时间内保持不变。此外,量子纠缠的衰减明显比量子失协和亏损快的多。这些通过模型参数来调控非经典关联,有利于我们理解环境中的两比特量子关联随时间演化的特性。总之,我们研究了环境中的两量子比特的非X型量子态的量子关联动力学。我们期望这能够激发人们更深入的研究环境对量子关联特性的影响,并研究多组分量子系统的量子纠缠和量子失协。
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