基于多体量子比特类W态非广延熵纠缠平方的 多配性不等式

多配性是量子纠缠中一类重要的性质。非广延熵纠缠是一种收敛于形成纠缠的量子纠缠度量,在多量子比特混合态中遵循多配性关系不等式。本文中,我们首先扩展了非广延熵纠缠构建的函数表达式参数q的成立范围,同时论证了多体量子比特类W中态非广延熵纠缠平方的多配性不等式。     

基于非广延熵纠缠平方的严格单配性不等式

非广延熵纠缠是一种很好的纠缠度量方式,其本身在参数q∈［2,3］范围服从严格单配性关系.我们提出基于非广延熵纠缠平方服从的严格单配性关系,将参数范围扩展至q∈[（5-√13]）/2,（5+√13）/2].该单配性关系更加严格,比非广延熵纠缠的严格单配性不等式成立范围更广.     

与双模场依赖强度耦合下多光子通道中原子比 特周期量子回声产生和调控

旋波近似条件下,运用全量子理论研究了与双模相干光场依赖强度耦合多光子通道中原子比特周期量子回声的产生和控制. 采用数值计算的方法,讨论了双模相干光场平均光子数分布形式、分布范围及原子跃迁时吸收(或发射)的光子数k对原子比特态保真度演化的影响,获得了产生和控制原子比特周期量子回声的系统参量;根据纠缠理论,分析了原子比特态保真度演化与原子约化熵演化的关联. 结果表明:在k=1的双光子过程中,调控光场平均光子数呈对称或不对称分布,当它的取值在一定范围内,原子比特保持良好的相干性和保真度,产生周期量子回声; 对于k≥2的多光子过程,原子比特与双模相干光场始终处于最大纠缠,因此导致了原子比特始终处于部分失真状态,不产生周期量子回声. 本研究揭示了周期量子回声产生的物理实质是原子比特与光场周期性退纠缠.     

由任意多个独立的观察者共享Werner态的纠缠

量子关联共享问题是量子信息理论研究中一个有趣的课题.最近, Srivastava等在[Phys. Rev. A 2022105 062413]中证明了存在一类T态,其纠缠可以被任意多个独立观察者共享.通过选择合适的纠缠见证算子和Bob的非锐化测量,本文证明了存在两量子比特纠缠的初始共享Werner态,其纠缠可以被任意多个观察者Bobs和单个观察者Alice共享.     

通过设计量子库来调控量子比特间的Bell非定域性研究

量子系统间的Bell非定域性是一种比量子纠缠更为严格的量子关联,它在刻画多体量子关联有着不可或缺的作用.类似于量子纠缠,在开放两量子比特和三量子比特系统中的Bell非定域性可能会出现猝死现象.本文建议了一个可供选择的方案即在热库环境中通过增加辅助粒子来调控两量子比特和三量子比特间的Bell非定域性动力学.研究发现：通过调节辅助粒子数目,不仅两量子比特和三量子比特系统的Bell非定域性可以避免猝死现象的发生,而且在长时间极限下它能维持在一个较高水平.论文得到的结果将对多体量子系统间量子关联的调控和避免猝死现象等相关研究有积极的指导意义.     

两量子比特与谐振子相耦合系统中的量子纠缠演化特性

在非旋波近似下, 利用相干态正交化展开方法, 对两量子比特与谐振子相耦合系统中的量子纠缠演化特性进行了精确计算. 讨论了在共振时, 两量子比特和谐振子耦合系统基态的性质以及量子比特和谐振子之间的纠缠与量子比特-量子比特间的纠缠的不同. 结果表明: 当不考虑外场时, 量子比特-量子比特间的纠缠随着耦合强度的增大从1迅速地减小到零, 表明了量子比特-量子比特间的纠缠对耦合强度是非常敏感的; 而量子比特和谐振子之间的纠缠随着耦合强度的增大从零迅速地增大, 但不能达到理论上的最大值2; 当初始时刻两量子比特没有纠缠时, 在弱耦合强度下, 真空场不能导致纠缠的产生; 而强的耦合非旋波效应则可以导致纠缠的突然产生现象. 关键词： 相干态正交化展开 非旋波近似 量子纠缠     

耦合到马尔科夫和非马尔科夫环境下两相互作用原子系统纠缠动力学特性的研究

通过计算线性熵研究了两相互作用量子比特在马尔科夫和非马尔科夫环境下的纠缠随时间的演化特性,讨论了偶极相互作用强度和原子与库中心频率失谐量对纠缠的影响.结果表明线性熵随着偶极相互作用强度以及原子与库中心频率失谐量的增大而减小,在马尔科夫环境下线性熵在短时间内趋于稳态值,而在非马尔科夫环境下线性熵随时间的演化呈现振荡行为.     

分离状态下的有效纠缠分配

提出采用两个量子比特（四维空间的qudit）作为分离的中间媒介实现高效的纠缠分发方案.首先,两个中间媒介量子比特与两个不同站点的量子比特(定义为a和b)形成四个量子比特非锁定束缚纠缠态,也称为Smolin态.然后,对两个附属量子比特在贝尔基矢上进行联合投影测量,测量结果传送给a和b,基于测量结果,量子比特a和b将可以转换为EPR纠缠态.在整个过程,两个附属量子比特始终与量子比特a和b保持分离.该方案提供了一种利用分离态实现最大纠缠态分发的高效方法,并且给出了公式来描述和理解该过程.     

纠缠比特在不同噪声环境和信道下演化规律的实验研究

量子信息技术主要基于量子纠缠,量子纠缠源作为重要的相干叠加态,其相干性很容易受到环境的影响而变得非常脆弱,甚至导致量子信息处理的失败.因此,全面揭示不同噪声环境和不同噪声信道下量子纠缠源演化规律,进而探寻抑制退相干的方法就显得至关重要.本文以量子信息最基本的单元-两比特纠缠对作为研究对象,实验上利用线性光学系统模拟了比特翻转和相移噪声(集体和非集体),研究了纠缠源在不同噪声环境及单、双和混合噪声信道下保真度的变化规律.实验结果表明:对同一种噪声类型,当纠缠比特经过双通道噪声环境时,其纠缠特性破坏得快;当纠缠比特经过非集体环境时,其纠缠特性消失得快.对不同噪声类型比较,结果表明比特翻转噪声相对于相移噪声更容易破坏纠缠特性.所得结论对纠缠退相干的理论和实验研究具有重要的借鉴意义,同时对基于非线性光学系统的量子信息处理技术具有重要的应用价值.     

两任意量子比特Rabi模型的纠缠演化特性

利用相干态正交化(ECS)法,讨论了两量子比特Rabi模型中的纠缠动力学问题,选取量子比特初态为交换对称的贝尔态,选取光场初态为真空态,分析了不同跃迁频率和不同光场-量子比特耦合强度下量子比特的纠缠演化特性。研究结果表明,在弱耦合情况下,当两个全同的量子比特的跃迁频率与光场频率的差值相同时,纠缠演化几乎相同;当非全同的量子比特跃迁频率相对光场频率对称失谐时,纠缠度比全同时大,失谐量越大,纠缠越强,且纠缠的变化周期与失谐量成反比。在共振情况下,当耦合强度不相等时,两量子比特纠缠演化存在主极大与次极大交替出现的现象;保持其中一个量子比特与光场的耦合强度不变,另一量子比特的耦合强度越强,次极大的峰值越大,但主峰峰值始终能达到最大纠缠;整个过程中纠缠演化表现出周期性。     

多量子比特WV纠缠态在Lipkin-Meshkov-Glick模型下的量子Fisher信息

量子Fisher信息在参数估计理论和量子精密测量领域扮演着非常重要的角色,不仅可以用来标定量子系统的测量精度极限,还可用于有益量子计量的纠缠态判定.本文从量子测量的角度出发,对多比特WV态(α|W_N>+(1-α²)^1/2|00...0>)进行研究,通过计算其在局域操作下和Lipkin-Meshkov-Glick (LMG)非局域操作模型下的量子Fisher信息,分析其在精密测量方面的表现.研究发现:在局域操作下,随着参数α由0到1的变化,多比特WV态的量子Fisher信息逐渐变大,表明其量子纠缠程度在不断增加,也体现出更强的量子测量能力.在LMG非局域操作下,随着相互作用强度γ的增大,N=3量子比特WV态的量子Fisher信息值趋于稳定,几乎不受参数α的影响,而当体系量子比特数N> 3时,量子Fisher信息值会随参数α的变大而变大;当参数α固定时,多比特WV态的量子Fisher信息会随着相互作用强度γ的增强而变大,呈现出相互作用强度越大,WV态的量子测量能力越强.     

电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠

研究了初态为混合态的电荷量子比特与量子化光场之间的纠缠.通过求解系统的concurrence下限, 研究初态的混合度λ和失谐量Δ对系统纠缠随时间演化的影响. 在弱场中, 电荷量子比特初始是激发态的系统, 其纠缠度远远大于电荷量子比特初始是基态的系统, 并且Δ对系统的纠缠有明显的抑制作用. 在强场中, 电荷量子比特初始分别为激发态和基态时系统的纠缠演化接近一致, 初态混合度最高时系统的纠缠度最小, 并且Δ对系统纠缠的影响变弱. 关键词： 约瑟夫森结 纠缠 混合态 concurrence下限     

分离状态下的有效纠缠分配

提出采用两个量子比特(四维空间的qudit)作为分离的中间媒介实现高效的纠缠分发方案.首先,两个中间媒介量子比特与两个不同站点的量子比特(定义为a和b)形成四个量子比特非锁定束缚纠缠态,也称为Smolin态.然后,对两个附属量子比特在贝尔基矢上进行联合投影测量,测量结果传送给a和b,基于测量结果,量子比特a和b将可以转...     

基于局域操作下的两量子比特混态纠缠蒸馏实验研究

最大纠缠态在量子信息传输和处理过程中是最重要的资源之一，因此从退化的纠缠态中提炼出最大纠缠态一直是量子信息基础研究中的一个重要课题．根据Verstraete F等人在Phys．Rev．A，2001，64：010101（R）上提出的有效的方法，文章作者在实验上证明了基于局域操作下的两种形式的两量子比特混态纠缠蒸馏最佳协议．从原则上讲，文章的实验也可以容易地应用于任意两量子比特部分混合态的纠缠蒸馏．此外，作者还对经过蒸馏的第一类混合量子态进行Clauser-Home-Shimmony-Holt（CHSH）不等式的检测，以验证它的“隐藏非局域性”。     

失谐量对多模场非简并多光子Jaynes-Cummings模型量子场熵演化的影响

利用Von Neumann约化熵理论研究了多模相干态场与二能级原子非简并多光子相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,得到了含有失谐量的多模场熵的解析表达式,并通过数值计算讨论了光场为三模场时频率失谐量对场熵演化的影响.结果发现：当近共振时,失谐量几乎不影响场与原子之间的纠缠特性;而当远离共振时,量子场熵很强地依赖于失谐量的大小,特别是当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠态.     

双量子系统任意态的条件熵纠缠度

从量子纠缠的熵特征-负值量子条件熵出发,我们提出了双量子系统任意态的新的纠缠量度-条件熵纠缠度.我们证明了条件熵纠缠度具有纠缠的单调性,满足作为一个好纠缠量度的基本条件.作为一个应用,我们利用条件熵纠缠度研究了同时与真空腔场相互作用的两个全同二能级原子之间的纠缠.我们讨论了两原子初态对所考虑系统条件熵纠缠度的演化,并将其演化规律与concurrence作了比较.我们的结果表明:条件熵纠缠度能够作为一个双量子系统任意态的、容易解析计算的纠缠量度.     

负值量子条件熵与双量子系统一类混合态纠缠量度

运用负值量子条件熵研究了双量子系统一类混合态的纠缠量度.给出了负值量子条件作为条件熵纠缠度的定义，证明了条件熵纠缠满足作为2×2系统一类混合纠缠态量度的四个基本条件.当双量子系统处于纯态时，条件熵纠缠度即为部分熵纠缠度.应用条件熵纠缠度研究了真空腔场中两全同二能级原子之间纯态和一类混合态纠缠的时间演化，比较了相同条件下两全同原子系统concurrence纠缠度的时间演化.结果表明，两纠缠度演化规律完全一致，验证了负值量子条件熵可以作为双量子系统纯态和一类混合态的纠缠量度. 关键词： 双量子系统 负值量子条件熵 条件熵纠缠度 混合态纠缠度     

量子比特间相互作用对同量子谐振腔强耦合的量子比特纠缠性质的影响

在拉比模型中加入了量子比特之间的相互作用,并用绝热近似的方法求解拉比模型,同时探讨相互作用项对于量子比特纠缠的影响。一个显著的结果是通过选择合适的相互作用参数,可以延长量子比特之间纠缠的时间或提高纠缠度。产生和保持纠缠是量子信息处理的核心。     

利用多光子相互作用实现量子信息传递

利用全量子理论,研究了多原子-腔场系统中多光子相互作用的过程,给出了不同情况下系统的一般演化式,发现利用此过程可实现量子纠缠信息的传递:只要控制腔场与原子相互作用的时间即原子以特定速度通过腔场时,处于基态的原子与存储纠缠信息的腔场相互作用的结果使原子获得量子纠缠信息;相反,纠缠原子中的量子纠缠信息也可传递给处于真空态的腔场;基态原子作为"飞行的量子比特"还可将量子纠缠信息从一个腔场传递到另一个腔场。该结论适应于讨论任意多个原子-腔场系统中任意多个光子相互作用的普遍情形。     

多进制量子图态纠缠的确定

图态是可以与数学上的图对应起来的多组分纠缠态,图的顶点在此扮演多进制量子位而连线则表示两个多进制量子位之间的相互作用．图态在量子纠错码、多体量子计算和单向量子计算中起重要作用．本文系统研究多进制图态纠缠,使用迭代计算等方法计算了局域幺正变换和图同构下不等价的所有9点图以下的三进制图态的纠缠及一部分四进制和五进制图态的纠缠,纠缠测度可以是几何纠缠、相对熵纠缠和鲁棒性纠缠．我们对计算结果进行了分类,并分析了所得到的最近分离态．