【摘 要】
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量子通信技术是近年来量子信息科学的研究重点。其中,量子关联作为量子信息处理中的重要资源,得到了大批科研工作者的关注和研究。而固态量子自旋系统中的海森堡自旋链系统是实现量子信息处理的一个重要物理系统。由于开放系统和环境之间会存在能量和信息的交互作用,在能量和信息的交互过程中系统会发生退相干过程,这会导致系统内已存在的关联发生衰减,而量子关联作为量子系统中一种重要的资源,其衰减对于量子系统来说是一种损
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量子通信技术是近年来量子信息科学的研究重点。其中,量子关联作为量子信息处理中的重要资源,得到了大批科研工作者的关注和研究。而固态量子自旋系统中的海森堡自旋链系统是实现量子信息处理的一个重要物理系统。由于开放系统和环境之间会存在能量和信息的交互作用,在能量和信息的交互过程中系统会发生退相干过程,这会导致系统内已存在的关联发生衰减,而量子关联作为量子系统中一种重要的资源,其衰减对于量子系统来说是一种损失。所以研究如何减少环境对系统量子关联的干扰是一项重要的工作。利用非马尔科夫量子态扩散方法可以研究外加场存在的情况下非马尔科夫环境中量子关联和环境之间的相互作用效应。所以本论文利用非马尔科夫量子态扩散方法研究了含有Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用的海森堡自旋模型的量子关联特性,再通过量子关联实现量子稠密编码和量子隐形传态。通过调控Kaplan-Shekhtman-EntinWohlman-Aharony相互作用、磁场强度、温度等可控参数来分析量子关联、量子稠密编码和量子隐形传态的演化特性。为研究固态量子自旋系统的量子关联、量子稠密编码和量子隐形传态演化特性提供可供参考的理论依据。论文共分为六章。第一章中介绍信息学和量子力学结合的量子信息学的发展历史、选题依据等基本内容。第二章介绍了开放量子系统、马尔科夫和非马尔科夫过程的区别以及关于海森堡体系中存在的相互作用等理论知识。第三章介绍了具有Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用的海森堡XYZ自旋链模型和零温以及非零温下的非马尔科夫量子态扩散方法。第四章研究了具有Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用的海森堡XYZ自旋链的量子关联演化特性。结果表明较强的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用可以使系统处于强关联状态,此时需要避免系统处于非均匀磁场环境中。而当系统的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用较小时可以通过添加均匀磁场提高系统的量子关联。而温度对Kaplan-Shekhtman-Entin-WohlmanAharony相互作用发挥作用具有消极的影响。第五章中研究了利用具有Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用的海森堡XYZ自旋链中纠缠作为量子信道的量子稠密编码信道容量的演化特性。结果表明较强的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用可以使系统处于有效的稠密编码过程,此时需要避免系统处于非均匀磁场环境中。而当系统的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用较小时可以通过添加均匀磁场增强系统的有效稠密编码过程。而温度对Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用在稠密编码过程中发挥作用具有消极的影响。第六章中研究了利用具有KaplanShekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用的海森堡XYZ自旋链中纠缠作为量子信道的量子隐形传态平均保真度的演化特性。结果表明较强的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用可以使系统的平均传输保真度保持在较大的理想值状态,此时需要避免系统处于非均匀磁场环境中。而当系统的Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用较小时可以通过添加均匀磁场提升系统隐形传态过程中的平均保真度。但是温度对Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony相互作用在隐形传态过程中发挥的作用具有消极影响。
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