开放系统双量子比特几何量子失谐与测量诱导非局域性研究

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1、＠办姜邦ｔ大綮硕士研宄生学位论文开放系统双量子比特几何量子失谐与测量诱导非局域性研究作者：李钊指导教师：胡明亮教授学科（专业）：物理电子学Ｗ论文日期一：二〇八年六月单位代码11664学号1506210004分类号O413密级西安邮电大学硕士研究生学位论文题（中、英文）目开放系统双量子比特几何量子失谐与测量诱导非局域性研究Geometricquantumdiscordandmeasurement-inducednonlocalityoftwo-qubitinopensystems作者姓名李钊指导教师姓名、职务胡明亮

2、教授学科门类理学学科（专业）物理电子学提交论文日期二○一八年六月摘要摘要几何量子失谐和测量诱导非局域性作为量子信息论中重要的量子关联度量方式，它们在量子隐形传态、量子逻辑门、量子稠密编码、远程态控制等诸多量子信息处理任务中发挥着不可或缺的作用。但是任何系统中的量子关联都不可避免地受到环境的影响,从而导致量子关联的快速衰减。因此研究开放系统中量子关联的动力学行为具有非常重要的现实意义。本论文探讨了以海森堡XY相互作用耦合的双量子比特系统与其周围玻色型热库相互耦合时，对应系统的几何量子失谐和测量诱导非局域性。我们详细研究了各系统参数和热库参数等对系统

3、演化的具体影响，并基于此讨论了如何实现该类系统中几何量子失谐和测量诱导非局域性的可靠调控方案以及长时间保持等问题。首先，我们考察了双量子比特系统被制备在不同初始态时，迹距离量子失谐、Hellinger距离量子失谐和Bures距离量子失谐的动力学演化行为。对比量子比特间完全无相互作用时的情形，我们的结果表明：在系统演化的初始阶段，自旋相互作用的各向异性大小和外加磁场对于量子失谐的影响很小；长时域演化下，它们将很好的帮助量子失谐摆脱在环境中消失的命运，并且达到一个较稳定的数值，这种稳定值取决于系统的各向异性参数、磁场强度和退相干因子，而与系统初始状态

4、无关。热库温度的升高不利于几何量子失谐的长时间保持。此外，我们还在迹距离量子失谐演化中观察到了“多突变”这一奇异行为。其次，我们考察了双量子比特系统中迹距离测量诱导非局域性、冯·纽曼熵测量诱导非局域性和Bures距离测量诱导非局域性的动力学演化行为。对比两种不同类型的系统初始态，我们发现可以通过引入自旋相互作用的各向异性或者施加外部磁场，可以获得比完全无相互作用情形时明显增强的非局域性。我们还发现长时极限下测量诱导非局域性的稳定值与系统的初始态无关。对于零磁场情形，我们给出了稳定值对各向异性参数和热库温度的依赖关系。此外，我们还发现热库温度不利于

5、测量诱导非局域性的长效保持，自旋相互作用的各向异性可以使初始零测量诱导非局域性态演化为非零测量诱导非局域性态。关键词：量子关联；几何量子失谐；测量诱导非局域性IABSTRACTABSTRACTAsimportantquantumcorrelationmeasures,geometricquantumdiscordandmeasurement-inducednonlocalityplayacrucialroleinmanyquantuminformationprocessingtasks,suchasquantumteleportation,qua

6、ntumlogicgates,quantumdensecoding,remotestatecontrolandsoon.However,quantumcorrelationsinanysystemareinevitablyinfluencedbytheenvironment,leadingtotherapiddecayofthem.So,itisofpracticalsignificancetoinvestigatethedynamicalbehaviorofquantumcorrelationsinopensystems.Weexaminedi

7、nthispaperdynamicsofthegeometricquantumdiscordsandmeasurement-inducednonlocalityfortwointeractingqubitsdescribedbytheHeisenbergXYmodelandfurthercoupledindependentlytotheirrespectivebosonicthermalreservoirs.Weexploredindetailevolutionofthesystemwithdifferentsystemparametersand

8、thereservoirparametersanddemonstratedhowtorealizeareliablecontroland