级联环境中两量子比特量子关联动力学研究
发布时间：2021-06-06 15:25
本文研究了一个双量子比特系统中的量子纠缠和量子失协的动力学问题,在我们的模型中仅一个量子比特与级联环境相互作用。其中,级联环境由两层环境所组成,第一层环境为单个损失腔c0,而第二层环境是由存在耦合的N个损失腔所充当。结果表明:随着N和两层环境间耦合系数κ的增大,量子关联可得到有效提高。同时,量子比特与腔c0间的耦合系数Ω0,第二层环境的腔衰减率Γ和近邻腔模间的耦合系数Ω对量子关联也有着重要影响。另外,我们发现,量子失协和量子纠缠有类似的演化行为,但量子失协总小于或等于纠缠且比纠缠衰减地更快。
【文章来源】：量子光学学报. 2020,26(02)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
腔数N和耦合强度κ取不同值时,纠缠C(ρAB)在弱耦合体系Ω0=0.2Γ0(见(a)和(b))和
图1描述了当第二层环境中的腔耗散和近邻腔模间的耦合强度等于零(即Γ=Ω=0)而改变第二层环境的腔数N时,共生纠缠度C(ρAB)分别在弱耦合(Ω0=0.2Γ0)和强耦合(Ω0=0.4Γ0)两种情况下随无量纲时间Γ0t的变化曲线,其中图1(a)和图1(c)对应着κ=0.2Γ0,而图1(b)和图1(d)中的κ=0.5Γ0。图1表明,纠缠随时间都会经历阻尼振荡,由最大值单调减小到最小值,然后伴随着再生现象的出现,最终趋于一个稳定值;第二层环境的腔数N越大,越有利于纠缠的保持和量值的提高。从图1(a)和图1(b)(或图1(c)和图1(d))可知,第一层环境的腔c0与第二层环境的腔cn间的耦合强度κ越大也越有利于纠缠的存在。此外,对比图1(a)和图1(c)还可发现,纠缠在强耦合体系的量值总是小于弱耦合体系时的量值(t=0时刻除外),且纠缠呈现了更加明显的阻尼振荡行为。值得一提的是,我们的数值计算进一步表明,当κ取值非常小,比如κ=0.05Γ0但其它参数不变时,C(ρAB)在弱耦合体系仅单调衰减为一个稳定值,但在强耦合体系会发生猝生和纠缠的保持现象。为了简便起见,本文省略了它们的相关示意图。图2展现了改变腔数N、耦合强度κ以及邻近腔耦合Ω时,纠缠在弱、强耦合情况下的时间变化行为,其中第二层环境中的腔耗散Γ=0.1Γ0。此外,弱耦合体系中的Ω0=0.2Γ0(见图2(a)和图2(b)),而强耦合体系中的Ω0=0.4Γ0(见图2(c)和图2(d))。从图2可以清楚地看到:(1)当Ω和Γ不为零时,不存在纠缠的保持现象,这一点明显不同于图1;(2)在弱耦合体系中,纠缠除了在初始演化时间有非常小的振荡现象外,将随时间单调递减。在强耦合体系,纠缠则表现出更加明显的震荡、再生行为,但最终单调消失;(3)更大的N和κ更有利于纠缠的存在,这一点与图1相同;(4)邻近腔耦合强度Ω的增大,一方面加速了纠缠的衰减,一方面减弱了腔数N和耦合强度κ对纠缠的优势。此外,我们进一步的数值结果显示,κ取值较小(如κ=0.05Γ0)而其它参数不变的情况下,C(ρAB)在弱耦合体系仅以单调递减方式衰减,而在强耦合体系会发生再生现象,该结果和Γ=Ω=0时的情况相类似。
我们基于一个双量子比特系统,详细讨论了不同耦合体系下级联环境对量子纠缠和量子失协的影响。为了简便起见,我们的研究仅限定于一个量子比特受环境影响,而另外一个量子比特与环境无作用的情况。结果表明,在弱(强)耦合体系中,第二层环境的腔数N和两层环境间的耦合常数κ的增加都可以致使量子关联出现震荡现象,同时能延长量子关联的存活时间或提高其量值;量子失协与纠缠有类似的动力学行为,但其量值总不大于纠缠且比纠缠衰减地更快。当第二层环境为理想腔(Γ=0)且它们间的耦合强度Ω=0时,随着时间的进行,我们发现:(1)对于非常小的κ,量子关联在强耦合体系会发生猝生和保持现象,而在弱耦合体系量子关联将会无阻尼振荡地单调衰减为一个稳定值;(2)对于一般的κ来说,量子关联都会在震荡后变为一个稳定值。但当Ω和Γ不为零时,量子关联将会渐进消失,不会出现保持现象。此外,邻近腔耦合强度Ω的增大,一方面加速了量子关联的衰减,另一方面减弱了腔数N和耦合强度κ对量子关联的优势。事实上,我们的研究内容可以直接扩展到同时与级联环境相互耦合的多量子比特系统,有关它们的量子关联动力学问题的探讨是我们接下来要做的工作。图4 腔数N和耦合强度κ取不同值时,量子失协D(ρAB)在弱耦合体系Ω0=0.2Γ0(见(a)和(b))和
【参考文献】：
期刊论文
[1]多环境影响下的量子导引动力学[J]. 白雪云,李军奇. 量子光学学报. 2019(02)
本文编号：3214652
【文章来源】：量子光学学报. 2020,26(02)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
腔数N和耦合强度κ取不同值时,纠缠C(ρAB)在弱耦合体系Ω0=0.2Γ0(见(a)和(b))和
图1描述了当第二层环境中的腔耗散和近邻腔模间的耦合强度等于零(即Γ=Ω=0)而改变第二层环境的腔数N时,共生纠缠度C(ρAB)分别在弱耦合(Ω0=0.2Γ0)和强耦合(Ω0=0.4Γ0)两种情况下随无量纲时间Γ0t的变化曲线,其中图1(a)和图1(c)对应着κ=0.2Γ0,而图1(b)和图1(d)中的κ=0.5Γ0。图1表明,纠缠随时间都会经历阻尼振荡,由最大值单调减小到最小值,然后伴随着再生现象的出现,最终趋于一个稳定值;第二层环境的腔数N越大,越有利于纠缠的保持和量值的提高。从图1(a)和图1(b)(或图1(c)和图1(d))可知,第一层环境的腔c0与第二层环境的腔cn间的耦合强度κ越大也越有利于纠缠的存在。此外,对比图1(a)和图1(c)还可发现,纠缠在强耦合体系的量值总是小于弱耦合体系时的量值(t=0时刻除外),且纠缠呈现了更加明显的阻尼振荡行为。值得一提的是,我们的数值计算进一步表明,当κ取值非常小,比如κ=0.05Γ0但其它参数不变时,C(ρAB)在弱耦合体系仅单调衰减为一个稳定值,但在强耦合体系会发生猝生和纠缠的保持现象。为了简便起见,本文省略了它们的相关示意图。图2展现了改变腔数N、耦合强度κ以及邻近腔耦合Ω时,纠缠在弱、强耦合情况下的时间变化行为,其中第二层环境中的腔耗散Γ=0.1Γ0。此外,弱耦合体系中的Ω0=0.2Γ0(见图2(a)和图2(b)),而强耦合体系中的Ω0=0.4Γ0(见图2(c)和图2(d))。从图2可以清楚地看到:(1)当Ω和Γ不为零时,不存在纠缠的保持现象,这一点明显不同于图1;(2)在弱耦合体系中,纠缠除了在初始演化时间有非常小的振荡现象外,将随时间单调递减。在强耦合体系,纠缠则表现出更加明显的震荡、再生行为,但最终单调消失;(3)更大的N和κ更有利于纠缠的存在,这一点与图1相同;(4)邻近腔耦合强度Ω的增大,一方面加速了纠缠的衰减,一方面减弱了腔数N和耦合强度κ对纠缠的优势。此外,我们进一步的数值结果显示,κ取值较小(如κ=0.05Γ0)而其它参数不变的情况下,C(ρAB)在弱耦合体系仅以单调递减方式衰减,而在强耦合体系会发生再生现象,该结果和Γ=Ω=0时的情况相类似。
我们基于一个双量子比特系统,详细讨论了不同耦合体系下级联环境对量子纠缠和量子失协的影响。为了简便起见,我们的研究仅限定于一个量子比特受环境影响,而另外一个量子比特与环境无作用的情况。结果表明,在弱(强)耦合体系中,第二层环境的腔数N和两层环境间的耦合常数κ的增加都可以致使量子关联出现震荡现象,同时能延长量子关联的存活时间或提高其量值;量子失协与纠缠有类似的动力学行为,但其量值总不大于纠缠且比纠缠衰减地更快。当第二层环境为理想腔(Γ=0)且它们间的耦合强度Ω=0时,随着时间的进行,我们发现:(1)对于非常小的κ,量子关联在强耦合体系会发生猝生和保持现象,而在弱耦合体系量子关联将会无阻尼振荡地单调衰减为一个稳定值;(2)对于一般的κ来说,量子关联都会在震荡后变为一个稳定值。但当Ω和Γ不为零时,量子关联将会渐进消失,不会出现保持现象。此外,邻近腔耦合强度Ω的增大,一方面加速了量子关联的衰减,另一方面减弱了腔数N和耦合强度κ对量子关联的优势。事实上,我们的研究内容可以直接扩展到同时与级联环境相互耦合的多量子比特系统,有关它们的量子关联动力学问题的探讨是我们接下来要做的工作。图4 腔数N和耦合强度κ取不同值时,量子失协D(ρAB)在弱耦合体系Ω0=0.2Γ0(见(a)和(b))和
【参考文献】：
期刊论文
[1]多环境影响下的量子导引动力学[J]. 白雪云,李军奇. 量子光学学报. 2019(02)
本文编号：3214652
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