《開放量子系統中的隨機調控和噪聲模擬》是依託浙江大學，由景俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：開放量子系統中的隨機調控和噪聲模擬
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：景俊
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為開放系統，任何量子存儲和信息處理器都要受到外界環境噪聲的干擾。理解、模擬和利用量子噪聲將為退相干理論和量子隨機調控方案帶來重要啟發。量子噪聲在量子光學中描述探測光與基準光之間相對位相的自發漲落；在原子分子物理中造成自發輻射和能級漲落；在固態系統里，它由於雜質隨機回響以及聲子或核自旋的集體效應而產生。在現實物理實現中，環境噪聲可能強度較大並且在時域和空域上關聯，我們應該超越馬爾科夫近似和玻恩近似，發展新的開放量子系統動力學方法，從而能夠自洽描述環境噪聲並對系統進行調控。本項目旨在發展基於非微擾論的量子隨機調控方案。非微擾的隨機雷射脈衝調製不依賴於脈衝序列的設計、不受實驗誤差的干擾，將成為抑制退相干和操控量子態絕熱或非絕熱演化的重要手段。隨機調控將為量子調控實驗提供脈衝強度、時間、周期及這些物理量隨機漲落的相圖，有助於在微觀理論上澄清動力學解耦等物理機制，在實驗上最佳化資源。
結題摘要
本項目旨在研究非馬爾科夫噪聲對開放量子系統動力學及其調控的影響，發展非微擾的量子態調控方案，進一步加深對開放量子系統理論模型的認識。在過去四年中，我們基本上遵循項目原始設計的方案、技術路線、研究計畫，主要在非馬爾科夫動力學方程、開放量子系統的退相干、作為調控手段的量子測量、量子與經典噪聲、開放量子系統的絕熱過程等方面做出努力和貢獻。其中部分成果涉及得量子計算或量子調控在物理上的限制。值得一提的成果包括：（1）在多量子點系統中，我們得到了由局域環境對電子自旋超精細作用引起的多體退相干過程的標度行為；（2）在共同環境下，我們用非馬爾可夫量子軌跡刻畫並估算了雙比特系統的退糾纏動力學；（3）我們將量子絕熱定理推廣到開放量子系統，並通過我們的系統性的微擾理論得到非卷積形式的主方程；（4）我們用量子速度極限方法刻畫了開放量子系統非經典性產生的時間尺度；（5）我們分析了不同參量的經典漲落或噪聲對非阿貝爾和樂量子門的影響；（6）我們發現了經典噪聲對量子冷卻方案的原理性限制；（7）我們首次利用馬爾科夫退相位噪聲減緩了非馬爾科夫耗散噪聲對系統相干度的影響；（8）我們得到了一種特殊情況下的自旋環境中的量子比特精確主方程；（9）我們得到了零溫環境下量子芝諾與反芝諾效應的簡單判據，而無需計算系統動力學；（10）我們將有限溫度下量子耗散過程的二階微擾主方程推廣到含時調控的情況，並由此利用量子測量實現量子冷卻。這些工作拓展了開放量子系統動力學方程的套用範圍，一方面與量子調控、量子計算相結合，進一步夯實這些未來套用的理論基礎；另一方面幫助我們對量子力學基本原理有了更深刻的認知。
