量子信道中量子关联稳定性的研究.pdf

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1、学校代码!Q墨!12壹每号至!!Q墨!!Q2QQ!墨量子信道中量子关联稳定性的研究StabilityofQuantumCorrelationinEnvironmentofQuantumChannel研究生姓名龙宗焕指导教师姓名、职称童朝阳副教授学科专业光学研究方向量子光学湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年四月蠡摘要量子纠缠是量子力学中独特的现象，它反映了量子力学的本质特征．在新近发展的量子信息学中不论是量子计算还是量子信息传递，其核心的应用都涉及到量子纠缠。然而，量子纠缠在量子通信中也不是不必不可少的，最近Knill等人发现，尽管两体系统没有纠缠，另一种类璎的非经典关联也可以提高

2、量子通信的效率，这种类型的关联被称之为“量子关联”．现在，量子关联已被广泛应用于量子计算中，比如：量子相变研究，在Grove搜索中量子关联估计等，这说明在量子计算中量子关联与量子纠缠相比，量子关联是一种更好的资源．两qubit纠缠态在传送过程中，由于系统不可避免的会与周围环境发生相互作用，这会导致其纠缠和关联都会减少，到底准减少得慢一些呢?因为减少得慢的量更适用于量子计算，其稳定性更好．正是基于这个考虑，本文主要研究两qubit纠缠态系统在通过耗散通道后，量子纠缠和量子关联的动力学演化，分析了谁的看干扰性更强。全文结构安排如下：第一章是本文的绪论部分．第二章，我们介绍了量子纠缠，量子关联

3、和量子信道中的一些基本概念。第三章，我们讨论了初态为Werner态的两个qubit系统，分别与相同的环境耦合后，量子纠缠和量子关联的动力学演化。．我们主要考虑了三种信道：相位阻尼信道，退极化信道和广义振幅阻尼信道。第四章中，我们研究了两qubit系统分别于不同的耗散信道耦合后，其量子纠缠和关联的动力学演化．我们考虑了两种情况：一种是一个qubit与相位阻尼信道耦合，而另一个qubit与退极化信道耦合；另一种是一个qubit与退极化信道耦合，而一个qubit与广义振幅阻尼信道耦合．我们发现，在这样的混儿合信道下，两qubit之间的纠缠和量子关联郜会减少，但是纠缠存在有突然死亡的现象，而量子

4、关联是渐进的。这与第二章中两qubit通过相同信道后的结果一致。这说明量子关联比量子纠缠抗环境干扰的能力更强，也就是说量子关联更稳定。我们的结论进一步说明：在相同环境下，量子关联比量子纠缠存在时间更长，这是一个普遍的规律，这也意味着建立在量子关联基础上的量子计算要比建立在量子纠缠基础上的量子计算更强大一些。关键词：量子关联，量子纠缠，量子信道，Wcrner态，QubitABSTRACTIIIQuantumentanglementisauniquephenomenonofquantummechanics，whichreflectstheessentialfeaturesofquantumm

5、echanics．Inquantumin-formationscience，whetherinquantumalgorithmsorinquantumcomputingthecoreoftheapplicationsisrelatedtoquantumentanglement．However，quantumentanglementisnotnecessaryforquantumcomputation．Inrecentyears，Knillet．foundthatalthoughthereisnoentanglement，otherkindsofnonclassicalcorrelatio

6、nareresponsibleforthequantumcomputationaleffi-ciencyofquantumcomputing．Suchcorrelationsarecharacterizeda8quantumdiscord．Now，quantumdiscordhasbeenusedinstudyofquantumphasetran-sition，estimationofquantumcorrelationsintheGroversearchalgorithm，et．Thismanifestthatquantumdiscordisabettersourcesinquantu

7、malgorithmscomparedwithquantumentanglement．Inthetransferringoftwoqubitentangledstate，bothentanglementanddiscordaredecreasedwhichiscausedbytheunwantedinteractionofthesystemwithitsenvironment．Wefocusonwhichoneofthetwopay