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量子纠缠是量子力学中非常奇特的特征之一,也是量子信息科学领域里重要的物理资源,并使其得到了广泛的应用。本文主要研究了两体量子系统在噪声环境下的纠缠动力学行为,基于两个二能级原子与环境的相互作用,通过Concurrence度量,研究了系统在噪声环境中的纠缠死亡和纠缠分布的情况。本文主要内容和结构如下:
第一章主要对量子纠缠概念的起源和发展进行了简要的阐述。
第二章介绍了量子纠缠的基本理论,首先介绍了量子纠缠的定义和其性质,以及纠缠动力学的处理方法一超算符理论和主方程的方法,并着重介绍了马尔可夫近似的主方程的推导。
第三章研究了两个二能级原子在集体噪声环境中的纠缠动力学演化,给出了在马尔可夫近似下系统的主方程,并在一个非常一般的初态条件下,求出了系统的精确解。发现当系统初始处于纠缠态时,其纠缠既可以以单调递减的方式、也可以以振荡衰减的方式发生纠缠死亡;而当系统初始处于直积态时,可以出现有限时间内的纠缠产生与死亡的振荡。
第四章研究了在噪声量子通道上的纠缠分布,考虑一个任意的两量子比特纯态通过三类量子噪声通道(振幅阻尼、相位阻尼和退极化),研究在这些情况下的纠缠分布的变化。分别分析了一个和两个量子比特通过噪声量子通道传送的情况。同时研究了最优纠缠分布输入态和在三类量子噪声通道中纠缠突然死亡的情形。
第五章对本论文的工作进行了简要的总结和展望。