任意维度粒子动力学解耦合的研究

作     者：郄高升 

作者单位：山西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏晓强

授予年度：2015年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：量子纠缠 退相干 动力学解耦 

摘      要：量子信息科学是利用量子力学原理来进行通讯与计算的一门新兴交叉学科，其发展一方面促进了国家的信息安全和科技竞争力，另一方面，量子信息科学的研究也会反过来促进了人们对量子力学本身的理解，对物理学自身的发展也具有非常重要的意义。量子信息处理在量子保密通讯、大数因子分解、大数据库搜索以及量子模拟等方面都展示出远远超越经典信息处理的巨大潜力，其本质在于利用了量子系统的相干叠加及纠缠等特性。然而，量子系统不可避免的要和环境发生相互作用，这种与环境间不可控的耦合使得系统的幺正演化遭到破坏，量子相干性逐渐丧失，而量子相干性正是绝大部分量子信息处理任务的基础，相干性的消失必将导致量子信息处理任务无法完成。这种系统与环境耦合所导致的非幺正演化称为退相干，是目前实现量子信息处理的最大障碍。 为了克服退相干所造成的困难，研究人员发展出一系列的方法来消除退相干的影响，如量子纠错码、量子避错码等。近年来，一种利用外部控制场来开环控制进而实现系统与环境间动力学解耦合的方法引起研究人员极大的兴趣，此种新的量子调控方法能够更加主动并且更加有效的保护系统的相干性。本论文将对高维系统中的动力学解耦合进行系统的研究，利用周期性解耦合序列对失相环境进行了完全的解耦合。对于耗散环境，我们构造了级联的脉冲序列并且证明其在一定条件下优于相同脉冲数的周期性序列。对于多粒子纠缠态，我们设计出了由局域操作组成的解耦合序列，能够有效的抑制纠缠的退相干。