局域量子操作對噪聲環(huán)境下量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的調控.pdf

1、不確定性原理是量子理論的基本假設之一，反映了量子力學與經(jīng)典力學的本質區(qū)別，它對兩個不對易力學量測量結果的準確性進行了約束。量子存儲支撐的熵不確定關系是基于量子糾纏提出的熵不確定關系，它既是對量子理論中基本概念的補充，在量子測量、量子密鑰、糾纏見證等方向也極具應用價值，是目前量子信息領域研究的熱點問題之一。
　　實際的量子系統(tǒng)不可避免地會與外部環(huán)境發(fā)生相互作用，引起退相干，造成系統(tǒng)內(nèi)部噪聲增加，量子信息流失，從而使得熵不確定度增加。

2、如何突破噪聲環(huán)境對量子系統(tǒng)相干性的影響，減少量子系統(tǒng)的熵不確定度，實現(xiàn)低噪聲量子信息處理，是當前量子信息領域關注的重大課題。本文提出了兩種利用弱測量和PT對稱操作調控糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的量子操作方案，取得了一些具有創(chuàng)新性的結果。
　　本文主要內(nèi)容和研究結果如下:
　　第一章介紹了本文的研究背景。
　　第二章闡述了不確定關系及其研究發(fā)展，重點介紹了量子存儲支撐的熵不確定關系。
　　第三章介紹了量子運算和量

3、子測量的基本理論，以及弱測量和PT對稱操作兩種量子操作。
　　第四章將環(huán)境噪聲分為量子噪聲和經(jīng)典噪聲，分別研究了噪聲環(huán)境下量子存儲支撐的熵不確定關系的動力學行為。對局域量子噪聲下的一類貝爾對角態(tài)，給出了量子存儲支撐的熵不確定度更為簡單的表達式，討論了幾種典型局域量子噪聲下，量子存儲支撐的熵不確定關系的演化情況，結果表明量子存儲可以降低量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度，但環(huán)境噪聲導致的退相干會削弱甚至消除量子存儲的作用，從而引起系統(tǒng)中熵不

4、確定度顯著增加。對于經(jīng)典噪聲，研究了隨機相位噪聲和隨機電報噪聲對量子存儲支撐的熵不確定關系的影響，發(fā)現(xiàn)在馬爾科夫區(qū)域，系統(tǒng)中的量子熵不確定度隨時單調增加，而在非馬爾科夫區(qū)域，系統(tǒng)中的量子熵隨時振蕩增加，增加速率均與噪聲參數(shù)有關，因此可以通過控制噪聲參數(shù)，抑制系統(tǒng)中的熵不確定度增加。
　　第五章研究了在廣義振幅阻尼噪聲下，局域弱測量操作，對初始制備在糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關系的調控作用。通過數(shù)值求解，得到了局域弱測量和弱測

5、量反轉操作降低系統(tǒng)中量子熵不確定度的最優(yōu)方案。發(fā)現(xiàn)即使在噪聲很強、或者長時演化條件下，通過選擇合適的弱測量和弱測量反轉操作的強度，也能夠有效抑制糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確定度及其下限。并討論了弱測量和弱測量反轉操作強度對糾纏量子比特系統(tǒng)中熵不確定度的不同影響。
　　第六章研究了振幅阻尼噪聲下，局域PT時稱操作，對初始制備在最大糾纏態(tài)的兩量子比特系統(tǒng)中熵不確定關系的調控作用。發(fā)現(xiàn)較強的PT對稱操作能有效降低糾纏量子比特系統(tǒng)中的熵不確