開放系統(tǒng)中的量子信息.pdf

1、在過去的幾十年里,量子信息學一直是一門蓬勃發(fā)展的學科。然而,系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用給量子信息處理的具體實現(xiàn)帶來了巨大的困難。因此,我們主要關(guān)注于開放系統(tǒng)中的量子信息。
　　 本論文討論了在量子開放系統(tǒng)中的量子相干性、量子關(guān)聯(lián)和量子Fisher信息。在論文的第一章“緒論”中,我們對量子信息學做了一個簡單的介紹。在第二章中,我們介紹了量子信息學中的一些基本概念,為之后幾章的論述打下基礎(chǔ)。本論文的第三、四、五章詳細介紹了我們的研究以及取

2、得的成果,具體如下:
　　 在第三章中,我們主要考慮了環(huán)境誘導的退相干問題。在純退相模型中,我們發(fā)現(xiàn)由處在熱平衡態(tài)的環(huán)境誘導的退相干因子可以分為兩項,它們有不同的物理來源和時間依賴關(guān)系。更一般的,由環(huán)境誘導的退相干因子直接依賴于我們引進的基于參考態(tài)的算符保真度和保真率,并且在此基礎(chǔ)上我們構(gòu)造了幺正算符空間上的黎曼幾何。類似于量子保真度能夠用來描述量子相變,基于參考態(tài)的算符保真度和保真率能夠用來描述由環(huán)境誘導的退相干。此外,我們還

3、將討論環(huán)境的量子臨界性對算符量子幾何張量以及退相干因子的影響。
　　 在第四章中,我們主要關(guān)注量子／經(jīng)典關(guān)聯(lián)以及它們在開放系統(tǒng)中的演化。我們提出了一種獲取經(jīng)典關(guān)聯(lián)的有效方案,它能以很大的概率命中最優(yōu)化的局域測量。我們討論了這種方案的效率,并且在此基礎(chǔ)上提出了量子諧錯的一個上界用來估計量子關(guān)聯(lián)的大小。在開放系統(tǒng)中,量子關(guān)聯(lián)往往會發(fā)生衰減。我們發(fā)現(xiàn)量子諧錯的幾何度量的時間演化有時并不能準確地反映量子諧錯的衰減模式。但至少對于Bell

4、對角態(tài)來說,我們證明了幾何度量能夠準確地反映量子諧錯的衰減模式。
　　 在第五章中,我們重點討論了開放系統(tǒng)中的量子Fisher信息及其對開放系統(tǒng)動力學的影響。我們澄清了在開放系統(tǒng)非馬爾可夫性的傳統(tǒng)表述中出現(xiàn)的“記憶”和“信息”的概念,并提出了量子Fisher信息流的概念。在這個框架下,向內(nèi)的量子Fisher信息流就意味著非馬爾可夫性質(zhì)的出現(xiàn)。我們指出向內(nèi)的量子Fisher信息流的上游不僅僅是環(huán)境,還可能是系統(tǒng)和環(huán)境之間的關(guān)聯(lián),這