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自旋系统因本身具有良好的退相干性和易于扩展的特性被广泛应用在量子信息和量子计算中的很多方面。然而和其他的量子系统一样,自旋系统并不是孤立存在的,是开放的量子系统,与周围的环境必然会发生相互作用,尤其是自旋环境。在这个过程中,系统的纠缠和相干性会不可避免的损耗甚至消失。一些研究发现,初始处于最大纠缠态的两个自旋量子比特,在和环境相互作用的一段时间内将会发生完全的解纠缠,这种现象我们称之为“纠缠死亡”。然而纠缠作为量子信息和量子通信中极为重要的资源,纠缠死亡的发生限制了其应用。 最近的研究表明,系统和环境的强耦合,低温以及系统和环境的初始关联等初始条件可以使环境产生记忆效应,具有记忆效应的环境称为“非马尔科夫环境”,它可以使纠缠死亡后发生纠缠回复。自旋系统因其往往能够产生较强的非马尔科夫效应而得到了广泛的关注,尤其是星型自旋系统,因其具有高度的对称性而成为了关注的热点。人们试图通过量子调控手段实现对系统纠缠衰减的有效抑制和对纠缠回复的有效保持。 在本文中,我们详细的讨论了两个量子比特与星型自旋库相互作用的情况,发现其动力学不仅与耦合强度、库的温度和失谐量有关,还与系统和环境的初始关联以及环境和环境之间的初始关联有着密切的关系。通过研究系统在不同的初始条件下的纠缠动力学,观察其动力学的演化规律,进而,我们可以通过调节影响其纠缠动力学的因子来达到保护纠缠的目的。 第一章中,我们简要介绍一下与本文相关的背景知识。 第二章中,我们分别介绍两个量子比特与共同的星型自旋库,独立的星型自旋库作用的情况,结果表明,不管是与共同库还是独立库相互作用,其纠缠动力学均与系统和库的耦合强度,库的温度以及失谐量有着密切的关系。 第三章中,介绍一种新的模型用来研究星型自旋系统中系统和环境之间的初始关联对系统动力学的影响。研究发现,单单通过改变系统和环境初始关联的位相参数,其动力学演化就有很大的区别。 第四章中,我们探讨环境之间的初始关联对系统动力学的影响。首先,介绍退相位环境之间的初始关联对系统动力学的影响,采用迹距离的方法对其非马尔科夫性进行度量,研究表明,子系统处于马尔科夫环境中时,初始关联的存在,可以使两个子系统总体上表现出非马尔科夫的记忆效应。接下来我们重点研究星型自旋系统中环境之间的初始关联对系统纠缠动力学的影响。在系统和环境关联模型的基础上,我们构建了一个环境与环境具有初始关联的模型,讨论了在星型自旋系统中库与库之间的初始关联对其纠缠动力学的影响,研究发现,环境之间的初始关联可以作为一种新的资源促进纠缠的产生以及纠缠的回复。最后,从信息流动的角度对结果进行了解释。 第五章中,对本文的内容和意义进行总结与展望。