【摘要】：量子信息是立足于多個(gè)學(xué)科建立起來(lái)的綜合學(xué)科,由于其巨大的應(yīng)用潛力目前得到了廣泛的關(guān)注。量子計(jì)算或者說(shuō)量子計(jì)算機(jī),是量子信息研究的核心課題。量子計(jì)算的效率可以遠(yuǎn)高于經(jīng)典計(jì)算的關(guān)鍵在于可以實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算。但在信息傳輸?shù)倪^(guò)程中,由于量子態(tài)的疊加性,造成人們無(wú)法正確區(qū)分量子態(tài)以獲取路徑信息。所以為了研制量子計(jì)算機(jī),科學(xué)家們提出了多種對(duì)量子態(tài)區(qū)分的方案,降低區(qū)分過(guò)程中出錯(cuò)的概率。本文所做的工作主要有兩個(gè)方面。一方面我們?cè)诙嗫p干涉模型中設(shè)計(jì)了連續(xù)測(cè)量的度量方式,并給出了成功檢測(cè)到粒子的概率的界限。經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)果的討論可以發(fā)現(xiàn),在連續(xù)測(cè)量的過(guò)程中對(duì)多個(gè)量子態(tài)分組區(qū)分可以降低探測(cè)器出錯(cuò)的概率。這表明在相干性度量等同的情況下,可以更準(zhǔn)確地確定系統(tǒng)的路徑信息。另一方面的工作是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的非零的Sorkin參數(shù)的探究。在考慮系統(tǒng)引入高階項(xiàng)的影響后,驗(yàn)證了概率分布的變化并給出演化過(guò)程。為了進(jìn)一步揭示高階項(xiàng)的本質(zhì),我們利用理論框架-Density cubnes中定義了系統(tǒng)純度的概念,并發(fā)現(xiàn)當(dāng)考慮Sorkin參數(shù)不為零時(shí),系統(tǒng)的純度降低,相干性信息丟失。最終可以確定實(shí)驗(yàn)測(cè)得的非零的Sorkin參數(shù)并不是高階干涉引起的,而應(yīng)該是一類退相干現(xiàn)象,這一結(jié)論的得出也有利于提高多縫干涉模型中區(qū)分量子態(tài)的效率。本文的內(nèi)容安排如下:第一章介紹了本文所作研究的發(fā)展背景和研究目的,主要圍繞互補(bǔ)性關(guān)系的研究進(jìn)程和量子態(tài)區(qū)分課題的研究意義,重點(diǎn)關(guān)注玻恩定律在測(cè)量過(guò)程中的應(yīng)用和多縫干涉實(shí)驗(yàn)中的Sorkin參數(shù)。第二章是本文的理論基礎(chǔ),詳細(xì)闡述了用到的量子信息基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。第三章對(duì)Sorkin參數(shù)不為零的原因進(jìn)行了探究。首先基于理論框架-Density Cubes,本文描述了高階項(xiàng)的物理特性,并進(jìn)行了討論。然后通過(guò)比較兩種測(cè)量方案并引入高階項(xiàng)的影響,分析了被測(cè)路徑信息的變化的原因,并驗(yàn)證了Sorkin參數(shù)在實(shí)驗(yàn)中的非零值。最后在這類理論框架中建立了系統(tǒng)的純度的概念,進(jìn)一步討論引入高階項(xiàng)影響后,系統(tǒng)純度的變化,判斷是否發(fā)生了退相干。第四章我們給出了區(qū)分重疊量子態(tài)的方法。一方面通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)量子態(tài)在連續(xù)測(cè)量中的區(qū)分方案,得到了在多縫干涉中成功區(qū)分量子態(tài)的最大概率并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了討論。另一方面,推導(dǎo)出了互補(bǔ)性關(guān)系在多縫干涉中的形式,并討論當(dāng)系統(tǒng)路徑信息中引入高階項(xiàng)影響后,互補(bǔ)性關(guān)系的變化。在本篇論文的最后一章,對(duì)本文所做工作進(jìn)行總結(jié),展望了下一步工作。
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O413;TP38
【圖文】：

圖１－２：非經(jīng)典軌跡示意圖。圖中紫色曲線表示非經(jīng)典軌跡。逡逑°’４１’４２）。那么，實(shí)驗(yàn)上新發(fā)現(xiàn)的高階干涉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是否可以被看做量根據(jù)呢，又還是實(shí)驗(yàn)中測(cè)量環(huán)境改變引起的誤差，這正是本文主要的典物理學(xué)中，被研究的物理系統(tǒng)的“狀態(tài)”非常直觀，研究者可以根可觀測(cè)的物理量，例如，物體的位置和動(dòng)量，然后通過(guò)數(shù)字和數(shù)學(xué)符的大小和性質(zhì)。換句話說(shuō)，被研究對(duì)象的物理屬性與被研究對(duì)象之間系，以一種確定的數(shù)學(xué)形式被記錄下來(lái)。隨著量子理論的建立和完善，聯(lián)系并不足以處理抽象狀態(tài)的量子力學(xué)。橫跨量子力學(xué)與客觀世界之，如何將量子理論與客觀現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來(lái)。量子力學(xué)的量子態(tài)由希爾伯基矢自由組合得到。通過(guò)對(duì)量子態(tài)的測(cè)量，獲得可觀測(cè)的物理量［１６’４３］。量后瞬間將量子態(tài)改變?yōu)榇頊y(cè)量可觀測(cè)量的算子的本征態(tài)之一，其由玻恩定律給出。測(cè)量算子的本征態(tài)表示相應(yīng)物理量在同樣的測(cè)量過(guò)

驗(yàn)圍繞玻恩定律在不同的測(cè)量過(guò)程中得出的結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)Ｍ。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在對(duì)同一個(gè)逡逑量子態(tài)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在不同的測(cè)量方案中，運(yùn)用玻恩定律得出的概率分布出現(xiàn)了偏差。以逡逑三縫干涉模型為例，測(cè)量裝置如圖３－１所示，研究者對(duì)下式在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了測(cè)量，逡逑＿邋－Ｐｌ２３邋＋邋Ｐｉ邋＋邋Ｐ２邋＋邋Ｐ３邋—邋Ｐｌ２邋￣邋－Ｐ２３邋—邋＾１３邐－．ｘ逡逑Ｋ＝邐ｉ＾｜邋＋邋１／２３１邋＋邋｜／ｉｓ｜邐．邐１邋＇邋；逡逑ｋ被叫做Ｓｏｒｋｉｉｉ參數(shù)［２＇描述了玻恩定律的違背程度。上式的右側(cè)，Ｐ１２３表示同時(shí)開(kāi)放三條逡逑路徑時(shí)，粒子通過(guò)干涉儀中所有路徑的概率的和。巧３表示封堵路徑１，路徑２和路徑３開(kāi)啟逡逑時(shí)，粒子通過(guò)干涉儀的概率的和。巧表示只有路徑１開(kāi)放時(shí)，粒子通過(guò)干涉儀中的路徑１的逡逑概率。其他物理量都可以通過(guò)類似的方式獲得。｜／１２｜十｜／２３｜邋＋邋｜／１３｜表示雙路徑千涉的和。逡逑此時(shí)假設(shè)用玻恩定律去求上式（３．１）的值，可以發(fā)現(xiàn)上式恒為零，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻得逡逑到了與理論上玻恩定律得出的結(jié)果不同的非零值。所以研宄者也把這個(gè)偏差叫做玻恩定逡逑律的違背，表明了在實(shí)驗(yàn)中對(duì)量子態(tài)的測(cè)量，運(yùn)用玻恩定律并不能總是得出正確的結(jié)逡逑果。２０１０年，Ｓｉｎｈａ等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ｓｏｒｋｉｎ參數(shù)的量級(jí)最大為雙路徑干涉量級(jí)的百分逡逑之一邋［２８］。ＨａｎｓＤｅ在２０１２年對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，并得出了比之前更準(zhǔn)確的上限隨逡逑后一系列的實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這個(gè)結(jié)果％’３＇逡逑在三縫干涉模型中

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本文編號(hào)：2734854