典型量子通道下不同类型量子关联分布的单配性研究
发布时间：2020-07-22 13:41
【摘要】：量子关联是量子力学的本质特征之一,也是量子信息处理中的一类重要物理资源。量子关联不仅包含量子纠缠,还包括了量子失协、贝尔非局域性和EPR导引等。量子关联的分布具有单配性的特点,即在多体量子系统中量子关联不能自由地分享。2017年,程书明等人研究了三量子比特纯态中各向异性不变量及其与不同类型量子关联分布的单配性之间的联系(Phys.Rev.Lett.118,010401,2017)。然而,在实际的量子信息处理中环境噪声的影响是一个需要考虑实际的问题,噪声通道对各向异性不变量和量子关联分布的影响还需要进一步的研究。本论文的主要工作是研究在三量子比特纯态系统中局域比特翻转通道对不同类型量子关联单配性的影响,并进一步证明了在整体退极化通道下赝纯态的各向同性和各向异性不变量及其对三量子比特赝纯态系统中贝尔关联分布的影响。论文共分为三章。第一章介绍了贝尔非局域性、EPR导引、3-tangle、量子失协和三量子比特纯态的各向同性与各向异性不变量等多体量子关联描述的基本概念。第二章研究了局域比特翻转通道对三量子比特纯态系统中不同类型量子关联分布的影响。三量子比特纯态系统是由一个两量子比特纯态和一个单量子比特环境组成的;环境系统作为控制位对两量子比特中的一个做受控的比特翻转操作,从而形成了一个局域的比特翻转通道。我们研究了比特翻转通道的概率和两量子比特纯态中的振幅对三体纯态系统中贝尔关联的单配性、贝尔关联与量子纠缠的分布特性、贝尔关联与各向异性单配性、不同子系统间量子失协以及远程量子态制备的保真度之间单配性的影响。特别的,我们发现在研究的三体量子纯态系统中,AB和AC子系统的贝尔关联的分布可以达到饱和,而不依赖于比特翻转通道的概率和初始态的振幅。第三章,证明了在整体退极化通道下三量子比特系统中赝纯态的各向同性和各向异性的不变量。我们发现在三量子比特赝纯态系统中不同子系统中各向同性不变量之和等于整体退极化通道概率的平方,此外,三量子比特赝纯态中各向异性不变量的形式与纯态系统中相同。进一步,我们分析了退极化通道和比特翻转通道对三体赝纯态中不同子系统的贝尔关联及其在三体系统中分布的影响。
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413.1
【图文】：
图 1.1.1 量子关联的层次结构出了量子关联的层次结构。其中，贝尔关联的关联程度最强贝尔非局域性之间，而量子失协的关联强度是最弱的也是范们将对贝尔非局域性、EPR 导引、量子纠缠和量子失协分别非局域性(Bell Nonlocality)律（Local Causality）[35-36]满足贝尔不等式[2]不同，量子力学量子力学所描述的物理系统具有贝尔非局域性。如果量子态的贝尔关联函数违背贝尔不等式，则表明这个量子态具有贝尔式年代科学家 Bell 提出了贝尔不等式的实验方案，在接下来的
图 2.1 两量子比特纯态的子系统 A 经过受环境C 控制的局域比特翻转操作输出ABC 线路模型。，我们得到一个三量子比特纯态系统ABC ： 2 2= 000 110 1 101 011= 000 1 110 1 101 1 011xCAABC c AB CUp pp p ，（酉算子xcU 为：= 0 0 (1 ) 1 1xc A XU p I p 。 （由（2.6）式可知，局域比特翻转通道下的三量子比特纯态系统是关于比特翻转概率 p 和两量子比特纯态（初始态）的振幅 的函数。接下来，我们以此三体统为研究对象，考察比特翻转通道的概率 p 和初始态振幅 对三体纯态系统中
2 212222 234 11 24 1 1 2ABABABss ps p ， （意，由于 p和 的取值均为 0,1 ，所以（2.1.6）式中的1ABs 和2ABs 会由于同而发生改变，致使1 2AB ABs s（其中 22 24 1 1 2p始终是三个本即为3ABs ）。但在本节中不涉及1ABs 和2ABs 的数值比较，暂且把 2 4 1 21 2p作为2ABs （在本章的第三节中会涉及到对这两个本征值比较大小论）。接下来，利用 Horodecki 参数1 2 :AB AB AB s s，得约化态AB 的2ax AB： 2222 2max 2 16 1 4 1 2AB AB p。 （
本文编号：2765889
【学位授予单位】：河北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O413.1
【图文】：
图 1.1.1 量子关联的层次结构出了量子关联的层次结构。其中，贝尔关联的关联程度最强贝尔非局域性之间，而量子失协的关联强度是最弱的也是范们将对贝尔非局域性、EPR 导引、量子纠缠和量子失协分别非局域性(Bell Nonlocality)律（Local Causality）[35-36]满足贝尔不等式[2]不同，量子力学量子力学所描述的物理系统具有贝尔非局域性。如果量子态的贝尔关联函数违背贝尔不等式，则表明这个量子态具有贝尔式年代科学家 Bell 提出了贝尔不等式的实验方案，在接下来的
图 2.1 两量子比特纯态的子系统 A 经过受环境C 控制的局域比特翻转操作输出ABC 线路模型。，我们得到一个三量子比特纯态系统ABC ： 2 2= 000 110 1 101 011= 000 1 110 1 101 1 011xCAABC c AB CUp pp p ，（酉算子xcU 为：= 0 0 (1 ) 1 1xc A XU p I p 。 （由（2.6）式可知，局域比特翻转通道下的三量子比特纯态系统是关于比特翻转概率 p 和两量子比特纯态（初始态）的振幅 的函数。接下来，我们以此三体统为研究对象，考察比特翻转通道的概率 p 和初始态振幅 对三体纯态系统中
2 212222 234 11 24 1 1 2ABABABss ps p ， （意，由于 p和 的取值均为 0,1 ，所以（2.1.6）式中的1ABs 和2ABs 会由于同而发生改变，致使1 2AB ABs s（其中 22 24 1 1 2p始终是三个本即为3ABs ）。但在本节中不涉及1ABs 和2ABs 的数值比较，暂且把 2 4 1 21 2p作为2ABs （在本章的第三节中会涉及到对这两个本征值比较大小论）。接下来，利用 Horodecki 参数1 2 :AB AB AB s s，得约化态AB 的2ax AB： 2222 2max 2 16 1 4 1 2AB AB p。 （
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本文编号：2765889
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