開放系統(tǒng)的量子非馬爾科夫性和量子關聯(lián).pdf

1、任何量子系統(tǒng)都不可避免地和它周圍的環(huán)境相互作用，因而量子系統(tǒng)都是開放的。研究開放量子系統(tǒng)動力學的特性，如退相干、能量的耗散和量子關聯(lián)，已經(jīng)成為量子力學的許多應用中的至關重要問題。通常研究開放量子系統(tǒng)時把環(huán)境看作沒有記憶的馬爾科夫環(huán)境。然而，環(huán)境往往表現(xiàn)出記憶效應，許多重要的物理系統(tǒng)，必須用量子非馬爾科夫過程來描述。本文主要研究開放系統(tǒng)中量子非馬爾科夫性和量子關聯(lián)的動力學演化特性。
　　本研究分為六個部分：第一章簡單介紹了開放量子系

2、統(tǒng)的一些基本理論。第二章我們從一個類-Lindblad方程出發(fā)，研究了Lamb移動對量子非馬爾科夫動力學的影響。研究表明:含時Lamb移動能夠引起B(yǎng)loch球的非均勻旋轉，但不影響系統(tǒng)動力學的非馬爾科夫性。我們還得到了信息回流的充要條件，找到了最大信息回流量的最優(yōu)初態(tài)對，發(fā)現(xiàn)非馬爾科夫性的突變現(xiàn)象。并利用Bloch球的演化來描述量子過程的非馬爾科夫性，成功地預言和直觀地解釋了所獲得的結果。第三章我們對獨立庫模型，研究了兩個量子比特的量子

3、關聯(lián)的非馬爾科夫動力學。研究發(fā)現(xiàn)，非馬爾科夫效應可以導致量子關聯(lián)振蕩，甚至形成關聯(lián)量子拍現(xiàn)象。我們對這種現(xiàn)象做出了物理上合理的解釋。這種量子干涉現(xiàn)象可以用來探測量子比特間的躍遷頻率的差異或表明局域非馬爾科夫環(huán)境的不同。我們也研究發(fā)現(xiàn)，通過對自發(fā)輻射的有效抑制可以保護量子關聯(lián)。單色性好的腔模和原子與腔模頻率大失諧都有助于保護量子關聯(lián)。第四章我們對獨立庫模型，研究了在不同獨立庫（平坦庫和洛倫茲庫）的環(huán)境中兩個自旋間的兩種關聯(lián)（測量引起非定域

4、性和幾何失諧）的動力學演化。研究表明:兩種初態(tài)（單激發(fā)態(tài)和雙激發(fā)態(tài)）的測量引起非定域性是相同的，而幾何失諧則依賴于初態(tài)。研究也表明:在演化結束時，兩自旋間的關聯(lián)全部轉移到兩庫的關聯(lián)中;在轉移過程中，沒有出現(xiàn)關聯(lián)突然死亡現(xiàn)象而且洛倫茲庫中關聯(lián)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，即非馬爾科夫效應，也觀察到關聯(lián)量子拍現(xiàn)象。第五章我們對獨立庫模型，研究了兩種不同的馬爾科夫噪聲通道下，量子比特間的相互作用強度和初始態(tài)的相位對量子失諧動力學的影響。結果表明，在兩種不同的