《開放系統量子相干和量子糾纏的演化與保護》是依託天津大學，由張福林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：開放系統量子相干和量子糾纏的演化與保護
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張福林
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子系統的相干性質是區別於經典系統的最重要特徵，也是量子信息科學的基礎。量子糾纏是相干性在複合系統中的體現，是量子理論與經典理論最為衝突之處，也是量子信息的重要資源。真實系統總會與環境作用，必然會導致退相干和退糾纏，克服環境對系統的影響是實現量子信息的關鍵問題。本項目以探索退相干過程中量子系統的演化規律，並研究克服退相干方案為主線；涉及量子糾纏、非定域性、量子關聯、動力學退耦合方案和Dirac方程的量子光學模擬等概念。從嘗試理解自然界非定域關聯本質的EPR2分解，到量子糾纏、量子關聯在開放系統中的演化規律和在量子信息中的套用，再到克服退相干實驗方案的設計。這一系列問題的研究，將使我們對量子理論有更深的認識，並為量子系統的套用增加堅實的理論基礎。
結題摘要
量子關聯是量子理論和量子信息的核心問題之一，本項目主要研究各類量子關聯的刻畫、受環境的影響和在量子信息過程中的地位等。主要成果如下：基於全空間和子空間中的最大糾纏態，本項目提出了2-qutrit純態的一種可能的分解形式。在n-qurit系統，沿用連續化方案，我們得到了兩類GHZ型糾纏態和maximal slice態中的不可約多體關聯。這些結果揭示了高維系統中有著比qubit體系更為複雜的關聯性質。本項目研究了2-qubit和3-qubit系統的糾纏魯棒性問題。通過推廣糾纏演化方程，我們得到了在局域退極化噪聲下2-qubit系統的最穩定和最脆弱的糾纏態。近期延長退相干時間的實驗進展啟發我們考慮量子糾纏在無窮小噪聲下的行為和性質，此時糾纏的一階回響可以作為糾纏魯棒性的度量。在局部退極化噪聲下，我們得到了3-qubit純態中兩體糾纏的線性回響與初態五個糾纏不變數之間的解析關係。我們還發現了一類整體噪聲，在其影響下三體糾纏線性回響的下界可以解析地表示為初態的兩體和三體糾纏。這些解析結果揭示了，兩體和三體糾纏是相互促進對方在環境中的衰減的。本項目研究了各類量子關聯在利用輔助系統對量子態做區分的量子信息過程中的作用和地位。通過構造一個比現有結果更為普遍的聯合么正變換，我們證明了輔助系統和待測系統之間的糾纏是完全不必要的。不僅限於兩態問題，我們還考慮了三個態的內積為實數的情況，並得到了相同的結論。這些結果表明在區分非正交態的問題中，是量子discord(dissonance) 在起著關鍵性的作用。本項目還考慮了相繼區分態的過程，並發現待測系統與輔助粒子之間的量子糾纏不僅是不必要的，還是下一個測量者區分態的障礙。而左右discord分別與第一個和第二個觀測者獲取的信息正相關。本項目的結果發表為13篇論文，均被SCI收錄。本項目的成員之一被破格晉升為副教授，兩名研究生基於在本項目中的研究工作獲得了碩士學位。
