量子關聯的性質及其在量子信息處理過程中的作用

《量子關聯的性質及其在量子信息處理過程中的作用》是依託大連理工大學,由於長水擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：量子關聯的性質及其在量子信息處理過程中的作用
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：於長水

項目摘要

量子糾纏是量子信息處理中的重要物理資源，然而，量子糾纏並不能刻畫量子體系關聯的全部量子性。人們發現量子discord對量子關聯的描述不但涵蓋了量子糾纏而且不局限於糾纏。最近，一些人指出某些不存在糾纏的量子信息處理任務可能與量子discord存在某種聯繫，從某種意義上激發了人們對量子關聯研究熱情。但是，量子discord在量子信息任務中的作用仍未達成一致。我們這個項目主要就是研究量子關聯在量子信息處理中的作用。我們欲首先研究現存的一些量子信息處理任務尤其是量子計算中的量子關聯，且根據不同任務特點，重新定義新的量子糾纏和量子關聯的量化方法；其次研究通常的量子關聯以及這些新定義的量子關聯的性質以及他們之間可能的聯繫；然後根據這些關聯的性質，尋求有效利用這些關聯的新的量子信息任務；最後，為了更深入理解量子關聯在量子計算中的作用，我們還需要適當地對比經典算法的複雜度，對比地研究量子算法的複雜度。

結題摘要

量子關聯是量子系統一個重要的量子特性，是量子信息處理任務中的重要物理資源。本項目主要針對量子關聯度量、在量子信息過程中的作用以及其性質三方面開展研究。取得的主要成果如下： 將discord推廣到高維量子體系，並給出測量誘導非局域性新的定義，解決幾何 discord不緊縮問題。研究了超discord,修正了傳統定義的錯誤，給出其正確的解釋。發現量子克隆過程中，discord與克隆的關鍵參數沒有必然的聯繫；在 DQC1過程中，發現discord不是必須的，但總相干性與之有著密切聯繫。 發現光子統計與原子局域糾纏的極大值一一對應，光子的阻塞也可與原子的相干性對應起來。發現幾何量子discord本質上就是不同情況下子系統的某種相干性。 而限制複合系統測量誘導相干性的是系統中的經典關聯而不是量子關聯。 提出了一種可以直接測量的三體高維量子純態真正三體糾纏的實驗方案。提出skew信息的相干性度量，解決了skew信息在相干性度量上的非單調性的問題，並給出了實驗上直接可測量的方案和相干性在多體量子體系中的分布關係；提出了基於Tsallis熵的相干性度量；給出了總相干性的定義，從資源理論的角度上給出了總相干性的可操作的意義。 通過Renyi熵、相對熵提出了順序測量的測量-擾動不確定關係；給出多個可觀測量的海森堡不確定關係；通過態疊加原理給出了含有自由參量的海森堡不確定關係。研究了強內部耦合情況下冰櫃的熱力學行為，發現單純增強內部耦合對冰櫃的效率起負面作用; 但是通過庫操作可以提升冰櫃的製冷效率及工作區間。研究光力系統光子完美吸收及原子在光力誘導透明中對透明視窗個數的影響。 研究庫壓縮對量子測量精度的影響等等。在項目資助期間，共發表與項目密切聯繫的論文39篇， 一個參與項目獲得吉林省科學技術一等獎。共培養碩、博士研究生5名，參加國外學術交流兩次，國內學術會議20餘次。總之不但以豐碩的成果圓滿地完成了項目預期的各個目標，而且在相關領域也取得了許多有意義科研成果。