《考慮系統環境初始關聯的量子反饋控制研究》是依託北京理工大學，由鄒健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮系統環境初始關聯的量子反饋控制研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：鄒健
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子反饋控制是克服耗散和消相干的有效方法，對於量子信息處理的實際套用具有重要的意義。目前量子反饋控制方案基本上都是基於馬爾科夫過程,都是假設系統與環境的初始狀態是統計獨立的。系統與環境初始不可避免地會有不同程度的關聯，近幾年研究發現系統與環境的初始關聯對於系統動力學行為有非常大的影響。那么發展考慮系統與環境初始關聯的非馬爾科夫量子反饋控制理論是一個非常重要而且現實的研究課題，這方面的研究還沒見有報導。本項目想在該領域做一些探索性的工作，主要研究當系統與環境存在初始關聯時，不同測量方法，不同反饋哈密頓在量子反饋控制中所起的作用，針對不同系統期望找到最佳的反饋方案用於保護系統的相干特性，生成穩定的多粒子糾纏，控制系統的相干演化，以及加速系統量子態的純化等。希望對於這一挑戰性的課題的研究能夠取得實質性的進展，這不僅具有重要的理論和科學價值，而且為實驗以至於套用研究提供可靠的依據。
結題摘要
量子反饋控制是克服耗散和消相干的有效方法，本項目主要研究系統與環境之間的初始關聯，不同測量方案以及不同反饋哈密頓對於量子反饋控制方案效果的影響，提出了不同的量子反饋控制方案克服耗散和消相干實現具體的量子信息處理。具體來說研究了系統環境初始關聯對於系統動力學行為的影響，研究發現初始系統和環境存在量子關聯時，系統的相干在演化過程中是能夠增加的，並且系統在演化過程中可以獲得更多的糾纏。推導出了一個Lindblad形式的主方程用來描述受到基於測量的量子反饋控制的開放系統的動力學演化過程，整個方程並沒有對環境進行約化，這樣可以討論系統和環境有初始關聯時的情況，同時也可以討論非馬爾科夫過程。提出了利用前測量反饋控制克服消相干保護量子態的方案,該方案和以往方案注重被保護量子態的信息不同，這裡只考慮噪聲通道本身，過耗散通道之前所做的所有操作目的是把被保護的量子態都變到對這個耗散通道免疫的量子態上，而在過耗散通道之後所有操作都是為了消除過通道前所有操作的影響恢復原來的量子態，該方案保護量子態效果明顯好於其他方案，而且噪聲越嚴重優勢越明顯。研究了通過弱測量和測量逆對兩量子比特系統的糾纏進行操控，發現初始量子關聯不僅能夠比初始經典關聯產生更多的糾纏，並且產生的糾纏維持的時間更長。提出了利用前測量反饋控制提高通過噪聲通道後兩個非正交態可區分度的方案，當兩個非正交態先驗機率相等時，最優區分方案的效果可以百分之百達到區分兩個初始非正交純態的效果。提出了一種用連續動力學脫耦合方法克服自發輻射保護由光纖連線的兩個光學腔中的兩個兩能級原子之間的任意么正變換的方案。研究發現利用弱測量和測量逆可以機率性的實現海森堡自旋鏈上量子態的遠距離完美傳輸，同時也可以增強兩條平行海森堡自旋鏈中的糾纏轉移。基於量子軌跡理論推導了基於測量量子反饋控制下開放量子系統演化的主方程，研究發現偏置測量基下的弱測量可以實現對非正交態最好的保護。
