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量子系统中非马尔科夫效应是目前量子光学与量子信息领域研究的热点问题。近来,国际上许多研究小组对量子系统中的非马尔科夫纠缠动力学、非马尔科夫效应在量子信息处理中的应用,进行了广泛的研究。研究表明:非马尔科夫效应能导致量子系统中的“纠缠回复”,改善量子通道的Holevo容量、提高量子通信的保真度与成功概率。最近,人们关注的另一个热点问题是非马尔科夫效应对量子系统中非经典效应的影响。研究结果表明:非马尔科夫效应能够增强量子系统的非经典效应。本文运用非马尔科夫量子理论与熵压缩理论,研究非马尔科夫环境下经典场驱动Jaynes-Cummings(J-C)模型中原子的熵压缩,考察了非马尔科夫效应、经典场驱动、体系失谐量对原子熵压缩的影响。得到了一些有意义的结果。
第一章阐述了开放量子系统的基本理论。介绍了从封闭量子系统到开放量子系统的转换,给出了马尔科夫近似的定义、马尔科夫主方程和非马尔科夫主方程的推导过程。最后给出了非马尔科夫过程的唯象理论。
第二章介绍了原子压缩的基本理论。简述了经典信息熵与量子信息熵的基本理论、给出了原子压缩的两种定义,即基于海森堡测不准关系的方差压缩和基于信息熵测不准关系的熵压缩。通过比较,证明了熵压缩定义的优越性。
第三章研究了非马尔科夫环境下经典场驱动Jaynes-Cummings模型中原子的熵压缩。首先介绍了附加经典场驱动的Jaynes-Cummings模型,推出了该模型的总哈密顿量。接着运用非马尔科夫量子理论与熵压缩理论,研究了该模型中原子的熵压缩特性,考察了非马尔科夫效应、经典场驱动、体系失谐量对原子熵压缩的影响。用非马尔科夫效应的记忆效应解释了原子熵压缩的动力学行为。结果表明:非马尔科夫效应和经典场驱动的共同作用有利于原子熵压缩的产生与维持。在非马尔科夫环境下,通过选择适当的系统参数,可以制备压缩度大,压缩持续时间长的原子熵压缩态。
第四章对本文进行了总结与展望。