【摘要】：作為量子力學(xué)、信息學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)的多元交叉學(xué)科,量子信息學(xué)承載著人類跨越經(jīng)典信息科學(xué)極限的夢(mèng)想�，F(xiàn)今它的迅猛發(fā)展也為傳統(tǒng)的通信和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域帶來(lái)了深刻的變革,同時(shí)量子信息在理論和實(shí)驗(yàn)上的豐碩成果也豐富了量子力學(xué)的深刻內(nèi)涵。眾所周知,微觀系統(tǒng)的量子性在現(xiàn)實(shí)條件下是極其脆弱的,其內(nèi)部的相干性或者糾纏極易受到周圍復(fù)雜環(huán)境的破壞,這也成為量子信息在處理和計(jì)算過(guò)程中最主要的障礙。因此抑制量子系統(tǒng)的退相干,保護(hù)系統(tǒng)的量子性具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。從理論的角度,研究開(kāi)放量子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化有助于我們理解系統(tǒng)的退相干機(jī)制。從現(xiàn)實(shí)的角度,環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的影響不總是負(fù)面的,在某些情況下環(huán)境的記憶效應(yīng)是保護(hù)系統(tǒng)量子性的關(guān)鍵因素。因此本文把關(guān)注點(diǎn)放在開(kāi)放量子系統(tǒng)中的non-Markov記憶效應(yīng)上,以實(shí)際物理系統(tǒng)精確的退相干動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ),探索了一種普遍的利用環(huán)境的特殊結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)量子相干性長(zhǎng)久保存的方法。本文首先概述了量子力學(xué)的發(fā)展史,從量子與經(jīng)典的過(guò)渡問(wèn)題出發(fā)論述了研究開(kāi)放量子系統(tǒng)的必要性并簡(jiǎn)要回顧了該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。在第二章,我們介紹了Feynman-Vernon影響泛函理論,它是本文的理論基礎(chǔ)。第三章開(kāi)始介紹本文的主要工作,首先從有效費(fèi)米子模型出發(fā)構(gòu)建了玻色環(huán)境下費(fèi)米系統(tǒng)精確的糾纏動(dòng)力學(xué),并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)想了針對(duì)費(fèi)米系統(tǒng)的退相干抑制方案。在第四章我們將退相干抑制方案應(yīng)用到實(shí)際的物理系統(tǒng)中。在具有優(yōu)異可集成性、可控性以及良好穩(wěn)定性的量子點(diǎn)納米結(jié)構(gòu)中,通過(guò)求解系統(tǒng)嚴(yán)格的約化密度矩陣和分析非平衡格林函數(shù),我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境的記憶效應(yīng)是產(chǎn)生最大穩(wěn)態(tài)費(fèi)米糾纏的關(guān)鍵。第五章我們將目光轉(zhuǎn)向連續(xù)變量系統(tǒng),探索non-Markov性如何影響腔光機(jī)械系統(tǒng)的輻射壓效應(yīng)。為此我們利用精確的微擾形式解有效地考慮了環(huán)境的記憶效應(yīng),將目前基于Born-Markov近似下的光機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論推廣至non-Markov區(qū)域。在第六章通過(guò)利用Heisenberg繪景和Schrodinger繪景的等價(jià)性,我們?cè)诶碚撋辖馕龅刂貥?gòu)了x-x耦合諧振子的波函數(shù)和密度矩陣。本論文的研究對(duì)于理解糾纏在開(kāi)放量子系統(tǒng)中的演化具有積極作用。從離散變量量子系統(tǒng)到連續(xù)變量量子系統(tǒng),本論文的研究方法可能在更廣泛的物理系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
[Abstract]:As a multi-discipline of quantum mechanics, informatics and computer science, quantum informatics carries the dream of crossing the limits of classical information science. Nowadays, its rapid development has brought profound changes to the traditional communication and computer fields, and the rich achievements of quantum information in theory and experiment have also enriched the profound connotation of quantum mechanics. It is well known that the quantum property of micro-system is extremely fragile in reality, and its internal coherence or entanglement is easily destroyed by the surrounding complex environment, which also becomes the most important obstacle in the processing and calculation of quantum information. Therefore, it is of great practical significance to restrain the decoherence of quantum system and protect the quantum property of the system. From the theoretical point of view, studying the dynamics evolution of the open quantum system is helpful to understand the decoherence mechanism of the system. From the point of view of reality, the influence of environment on the system is not always negative. In some cases, the memory effect of environment is the key factor to protect the quantum property of the system. Therefore, this paper focuses on the non-Markov memory effect in the open quantum system, based on the exact decoherence dynamics of the physical system. In this paper, a universal method to realize the long-term preservation of quantum coherence by using the special structure of environment is explored. In this paper, we first summarize the history of quantum mechanics, discuss the necessity of studying open quantum systems from the transition between quantum and classical problems, and briefly review the present research situation in this field. In the second chapter, we introduce the Feynman-Vernon influence functional theory, which is the theoretical basis of this paper. In chapter 3, the main work of this paper is introduced. Firstly, the exact entanglement dynamics of Fermi system in Bose environment is constructed from the effective fermion model, and then the decoherence suppression scheme for Fermi system is proposed. In chapter 4, we apply the de-coherent suppression scheme to the actual physical system. In quantum dot nanostructures with excellent integrability, controllability and good stability, by solving the strictly reduced density matrix of the system and analyzing the non-equilibrium Green's function, We find that the environmental memory effect is the key to the maximum steady-state Fermi entanglement. In chapter 5, we turn our attention to the continuous variable system to explore how the non- Markov property affects the radiation pressure effect of the cavity optical mechanical system. Therefore, the memory effect of the environment is effectively considered by the exact perturbation solution, and the basic theory of the optical mechanical system based on the Born-Markov approximation is extended to the non-Markov region. In chapter 6, we reconstruct the wave function and density matrix of the coupled harmonic oscillator analytically by using the equivalence of Heisenberg and Schrodinger pictures. The research in this paper plays a positive role in understanding the evolution of entanglement in open quantum systems. From discrete variable quantum system to continuous variable quantum system, the research method in this paper may be applied to a wider range of physical systems.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O413.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李宗誠(chéng);;邊界交流關(guān)系、量子系統(tǒng)消耗與量子組織均衡——量子開(kāi)放系統(tǒng)邊界交流均衡分析力學(xué)基礎(chǔ)(Ⅱ)[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2008年04期

2 叢爽;朱亞萍;劉建秀;;不同目標(biāo)函數(shù)的量子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);2012年06期

3 劉延生，汪佩瓊;量子系統(tǒng)絕熱演化的非動(dòng)力學(xué)相位[J];武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào);1995年05期

4 常功;;量子系統(tǒng)中非指數(shù)形式衰變的首次發(fā)現(xiàn)[J];科學(xué);1998年01期

5 黃澤霞;黃德才;俞攸紅;;開(kāi)放量子系統(tǒng)狀態(tài)最優(yōu)跟蹤控制的研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2013年12期

6 叢爽;匡森;;量子系統(tǒng)中狀態(tài)估計(jì)方法的綜述[J];控制與決策;2008年02期

7 梅迪;李崇;楊國(guó)輝;宋鶴山;;高維量子系統(tǒng)中編碼和解碼方案(英文)[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

8 楊潔;叢爽;;單個(gè)控制場(chǎng)下開(kāi)放量子系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移(英文)[J];中國(guó)科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào);2012年01期

9 王銀珠;侯晉川;;無(wú)限維兩體量子系統(tǒng)可分態(tài)的一個(gè)必要充分條件[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

10 賀圢;侯晉川;;單量子系統(tǒng)狀態(tài)相等的兩類充分必要條件[J];運(yùn)城學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 楊名;鄭小虎;楊青;董萍;方曙東;王長(zhǎng)春;曹卓良;;高維量子系統(tǒng)糾纏濃縮[A];第十五屆全國(guó)原子與分子物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

2 劉曉艷;劉學(xué)深;周忠源;丁培柱;;量子系統(tǒng)顯式辛格式的優(yōu)化[A];Structure Preserving Algorithm and Its Applications--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

3 叢爽;;量子系統(tǒng)控制做什么?[A];系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)論文集（第15卷）[C];2014年

4 產(chǎn)林平;叢爽;;開(kāi)放量子系統(tǒng)量子態(tài)相干保持的控制策略[A];'2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

5 叢爽;楊霏;;開(kāi)放量子系統(tǒng)收斂的狀態(tài)控制策略[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì)B卷[C];2011年

6 叢爽;;量子系統(tǒng)的相干控制策略及其實(shí)現(xiàn)[A];'2010系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 叢爽;鄭捷;;兩能級(jí)量子系統(tǒng)控制場(chǎng)的設(shè)計(jì)與操縱[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

8 周薇薇;張明;謝紅衛(wèi);;量子系統(tǒng)的多時(shí)間點(diǎn)測(cè)量[A];'2006系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

9 劉學(xué)深;丁培柱;;量子系統(tǒng)的辛算法及其在激光原子物理中的應(yīng)用[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

10 李兆凱;Man-HongYung;陳宏偉;魯大為;James D.Whitfield;彭新華;Ala'n Aspuru-Guzik;杜江峰;;利用核磁共振量子計(jì)算解決量子系統(tǒng)基態(tài)問(wèn)題[A];第十七屆全國(guó)波譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 吳長(zhǎng)鋒;捉住“量子小妖”實(shí)現(xiàn)量子算法冷卻[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 崔曉東;GARRISON-WRIGHT相位族的理論與應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2015年

2 周薇薇;基于幾何表示的典型量子系統(tǒng)辨識(shí)與控制[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

3 陳沖;周期性驅(qū)動(dòng)開(kāi)放量子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究[D];蘭州大學(xué);2016年

4 程l，

本文編號(hào)：2450183