本文關(guān)鍵詞：局域量子操作對噪聲環(huán)境下量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：不確定性原理是量子理論的基本假設之一,反映了量子力學與經(jīng)典力學的本質(zhì)區(qū)別,它對兩個不對易力學量測量結(jié)果的準確性進行了約束。量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系是基于量子糾纏提出的熵不確定關(guān)系,它既是對量子理論中基本概念的補充,在量子測量、量子密鑰、糾纏見證等方向也極具應用價值,是目前量子信息領域研究的熱點問題之一。實際的量子系統(tǒng)不可避免地會與外部環(huán)境發(fā)生相互作用,引起退相干,造成系統(tǒng)內(nèi)部噪聲增加,量子信息流失,從而使得熵不確定度增加。如何突破噪聲環(huán)境對量子系統(tǒng)相干性的影響,減少量子系統(tǒng)的熵不確定度,實現(xiàn)低噪聲量子信息處理,是當前量子信息領域關(guān)注的重大課題。本文提出了兩種利用弱測量和PT對稱操作調(diào)控糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的量子操作方案,取得了一些具有創(chuàng)新性的結(jié)果。本文主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:第一章介紹了本文的研究背景。第二章闡述了不確定關(guān)系及其研究發(fā)展,重點介紹了量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系。第三章介紹了量子運算和量子測量的基本理論,以及弱測量和PT對稱操作兩種量子操作。第四章將環(huán)境噪聲分為量子噪聲和經(jīng)典噪聲,分別研究了噪聲環(huán)境下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的動力學行為。對局域量子噪聲下的一類貝爾對角態(tài),給出了量子存儲支撐的熵不確定度更為簡單的表達式,討論了幾種典型局域量子噪聲下,量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的演化情況,結(jié)果表明量子存儲可以降低量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度,但環(huán)境噪聲導致的退相干會削弱甚至消除量子存儲的作用,從而引起系統(tǒng)中熵不確定度顯著增加。對于經(jīng)典噪聲,研究了隨機相位噪聲和隨機電報噪聲對量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系的影響,發(fā)現(xiàn)在馬爾科夫區(qū)域,系統(tǒng)中的量子熵不確定度隨時單調(diào)增加,而在非馬爾科夫區(qū)域,系統(tǒng)中的量子熵隨時振蕩增加,增加速率均與噪聲參數(shù)有關(guān),因此可以通過控制噪聲參數(shù),抑制系統(tǒng)中的熵不確定度增加。第五章研究了在廣義振幅阻尼噪聲下,局域弱測量操作,對初始制備在糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關(guān)系的調(diào)控作用。通過數(shù)值求解,得到了局域弱測量和弱測量反轉(zhuǎn)操作降低系統(tǒng)中量子熵不確定度的最優(yōu)方案。發(fā)現(xiàn)即使在噪聲很強、或者長時演化條件下,通過選擇合適的弱測量和弱測量反轉(zhuǎn)操作的強度,也能夠有效抑制糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度及其下限。并討論了弱測量和弱測量反轉(zhuǎn)操作強度對糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的不同影響。第六章研究了振幅阻尼噪聲下,局域PT對稱操作,對初始制備在最大糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關(guān)系的調(diào)控作用。發(fā)現(xiàn)較強的PT對稱操作能有效降低糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度,當PT對稱操作的非厄米性最強時,系統(tǒng)中量子存儲支撐的熵不確定度能夠降低至其下限。同時,分別從糾纏和非厄米性的角度,給出了PT對稱操作降低量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的物理機制。第七章對全文進行總結(jié)和展望。
【關(guān)鍵詞】：量子比特系統(tǒng) 熵不確定關(guān)系 量子糾纏 量子噪聲 弱測量 PT對稱操作
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O431.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 第二章 不確定關(guān)系的基本理論15-27
• 2.1 海森堡不確定關(guān)系15-17
• 2.2 經(jīng)典熵不確定關(guān)系17-21
• 2.3 量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系21-27
• 第三章 量子運算和量子操作27-37
• 3.1 量子運算的基本理論27-30
• 3.1.1 量子運算的算子和表示27-28
• 3.1.2 量子測量的基本理論28-30
• 3.2 量子操作30-37
• 3.2.1 量子弱測量31-34
• 3.2.2 PT對稱操作34-37
• 第四章 噪聲環(huán)境下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系動力學37-61
• 4.1 量子噪聲下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系37-46
• 4.1.1 典型的量子噪聲37-39
• 4.1.2 量子存儲支撐下貝爾對角態(tài)的熵不確定關(guān)系39-41
• 4.1.3 局域量子噪聲下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系動力學41-46
• 4.2 經(jīng)典噪聲下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系46-58
• 4.2.1 典型的經(jīng)典噪聲46-49
• 4.2.2 局域經(jīng)典噪聲下量子存儲支撐的熵不確定關(guān)系動力學49-58
• 4.3 本章小結(jié)58-61
• 第五章 利用局域弱測量控制量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度61-69
• 5.1 模型61-63
• 5.2 局域弱測量對量子熵不確定關(guān)系的影響63-66
• 5.3 物理解釋66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 利用局域PT對稱操作降低量子比特系統(tǒng)的熵不確定度69-79
• 6.1 模型69-72
• 6.2 局域PT對稱操作對量子熵不確定度的影響72-74
• 6.3 物理解釋74-77
• 6.4 本章小結(jié)77-79
• 第七章 總結(jié)和展望79-81
• 參考文獻81-95
• 致謝95-97
• 攻讀博士期間發(fā)表的論文目錄97

【參考文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱軒民;弱測量及量子測量相關(guān)問題研究[D];湖南大學;2011年

  本文關(guān)鍵詞：局域量子操作對噪聲環(huán)境下量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的調(diào)控，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：273713