边界交流关系、量子系统消耗与量子组织均衡

本文探讨建立以环境提供的熵流为自变量的熵变函数;当熵变化取负值时,此函数可称 作有序生成函数。在此基础上,从量子系统为形成并维持有序化的低熵态而由环境提供可转化为物质的能量流或熵流方面考虑量子系统的消耗,建立量子消耗函数;从量子系统经过非平衡相变而由无序化的高熵态转入有序化的低熵态方面考虑量子系统的补偿,建立量子补偿函数;进而在量子消耗和量子补偿之间取剩余,形成量子组织增益量。量子系统总是在一定的消耗下力图达到最大的组织增益,可将这一目标状态看作量子组织均衡（或量子组织平衡）。     

边界能流密度、量子基础均衡和量子耗散均衡量子开放系统边界交流均衡分析力学基础(Ⅰ)

为建立非线性非平衡态量子力学,本文探讨建立量子开放系统边界交流均衡分析基础.一方面,以在量子体系和它的环境之间交换的、与Wigner分布密切相关的质能流密度和质能流的广延量构成量子边界交流空间,并以边界质能流密度为核心而形成量子系统边界均衡交流分析力学;另一方面,以在量子体系和它的环境之间交换的、与Wigner分布密切相关的熵流密度和质能流的广延量构成量子边界熵流空间,并以边界熵流密度为核心而形成量子系统边界均衡交流分析力学.本文还确定量子系统的基础约束条件.对于能量结构提出效应最大化,以确立量子耗散均衡法则;初步分析对外交换基础和类完备能量流密度变化对量子系统的必要能量的影响.     

边界能流密度、量子基础均衡和量子耗散均衡

为建立非线性非平衡态量子力学,本文探讨建立量子开放系统边界交流均衡分析基础。一 方面,以在量子体系和它的环境之间交换的、与Wigner分布密切相关的质能流密度和质能流的广延量构成量子边界交流空间,并以边界质能流密度为核心而形成量子系统边界均衡交流分析力学;另一方面,以在量子体系和它的环境之间交换的、与Wigner分布密切相关的熵流密度和质能流的广延量构成量子边界熵流空间,并以边界熵流密度为核心而形成量子系统边界均衡交流分析力学。本文还确定量子系统的基础约束条件,对于能量结构提出效应最大化,以确立量子耗散均衡法则;初步分析对外交换基础和类完备能量流密度变化对量子系统的必要能量的影响。     

双模压缩真空态与原子相互作用中的量子纠缠和退相干

考虑双模压缩真空态光场与环境(原子)通过双光子过程发生相互作用,分别用量子约化熵和量子相对熵研究了在此作用过程中双模光场和原子间的纠缠以及双模光场的模间纠缠 关键词： 双模压缩真空态 量子纠缠 量子约化熵 量子相对熵     

无相互作用费米量子信道直积态容量研究

用费米线性光学方法,提出无相互作用费米量子信道物理模型.用平稳量子高斯态协方差矩阵性质及Majorization不等式理论,推导出在平稳高斯输入态下费米量子信道最小输出熵的表达式.利用在n模费米系统添加一个额外模的方法,得到平稳高斯态和高斯态输出熵的关系;利用此关系式,借助在高斯输入态下费米信道最小输出熵值是可达的猜测...     

量子纠缠信令网Poisson生存模型及保真度分析

量子信令态在传输过程中,由于环境影响产生退相干,造成信令损伤,从而会对构建高生存性的量子纠缠信令网产生影响. 为分析所造成的影响,建立了自然灾害下的量子信令网Poisson损伤模型. 首先,根据信令保真度定义了灾害级数;其次,提出信令态平均损伤量子比特数,并给出信令网生存函数;最后,研究了信令损伤的修复策略并进行仿真. 仿真结果表明,灾害级数的增加会大大降低信令网生存性,而增加信令转接点数和控制信令损伤上限可改善生存性,且该修复策略循环次数少,并可将信令态的保真度由0.6快速提高到0.9,信令网的生存函数由0.4提高到0.9. 关键词： 量子通信 量子信令网 保真度 生存函数     

基于部分测量增强量子隐形传态过程的量子Fisher信息

量子Fisher信息(QFI)是量子度量学中的一个重要物理量,可给出预估参数精度的最优值.本文研究如何引入弱测量和测量反转操作,来提高有限温环境下以Greenberger-Horne-Zeilinger态作为量子通道的隐形传态过程中的QFI.依据隐形传态过程中量子比特的传输情形,考虑了三种不同方案相应的QFI.首先,通过构造每种量子隐形传态方案的量子线路图,分析了QFI与推广振幅衰减噪声参数的变化关系.随后对各种方案中的受噪声粒子施加弱测量和测量反转操作,并对相应的部分测量参数进行优化,着重探讨了施加最优部分测量操作后QFI的改进量.结果表明,经过优化后的部分测量操作能有效提高有限温环境下量子隐形传态过程输出态的QFI;而且量子系统所处的环境温度越低,QFI的提高效果可越显著.     

三量子比特系统中单个谐振子诱导的量子关联

我们考虑初始无关联并且与由一个谐振子构成的环境之间互相耦合的三量子比特系统。通过研究量子比特-环境的耦合强度以及量子比特初始态对量子关联的影响,我们发现环境可以诱导量子关联,提出并证明了四个命题阐述谐振子如何调控三个量子比特中量子关联的分布。给出了产生量子关联的条件。特别地,对于弱耦合,我们不但能够获得很多的量子关联,而且还使量子比特系统和环境始终处于分离态。一般地,量子关联动力学是很复杂 的,这是由于环境起着两个互相竞争的作用：一方面诱导出各个比特之间的量子关联;另一方面又使它们发生消相干,从而破坏量子关联。     

三量子比特系统中单个谐振子诱导的量子关联

我们考虑初始无关联并且与由一个谐振子构成的环境之间互相耦合的三量子比特系统。通过研究量子比特-环境的耦合强度以及量子比特初始态对量子关联的影响,我们发现环境可以诱导量子关联,提出并证明了四个命题阐述谐振子如何调控三个量子比特中量子关联的分布。给出了产生量子关联的条件。特别地,对于弱耦合,我们不但能够获得很多的量子关联,而且还使量子比特系统和环境始终处于分离态。一般地,量子关联动力学是很复杂 的,这是由于环境起着两个互相竞争的作用：一方面诱导出各个比特之间的量子关联;另一方面又使它们发生消相干,从而破坏量子关联。     

基于EPR导引的连续变量安全量子克隆

利用量子信道和经典信道相结合的方法,采用部分脱体传输设计了连续变量1→2量子克隆方案,在此基础上研究了克隆保真度与EPR导引之间的关系。研究结果表明：双向量子导引态是实现相干态安全量子克隆的必要资源。对于克隆输出模Clone 1,取最优增益时克隆保真度超过不可克隆阈值的实现需要共享纠缠源的双向导引,但并不是所有双向导引的资源都能使克隆的保真度大于■。在输出模Clone 1的最优增益下,观察了输出模Clone 1和输出模Clone 2的保真度随分束器反射率和压缩参数的变化,发现使用纠缠度较小但可导引的资源可以实现较高的克隆保真度,且克隆过程中也不需要较高的反射率。此研究结果对安全量子通信网络的构建具有一定的参考意义。     

具有双向认证功能的量子秘密共享方案

利用两粒子纠缠态作为经典信息的载体,结合Hash函数和量子本地操作提出了一种可以实现双向认证功能的量子秘密共享方案,并且分析了它的安全性. 这种方案的安全性基于秘密共享双方的认证密钥和传输过程中粒子排列次序的保密. 若不考虑认证和窃听检测所消耗的粒子,平均1个Bell态共享2 bit经典信息. 关键词： 量子秘密共享 认证密钥 量子双向认证 两粒子量子纠缠     

量子点接触对单电子量子态的量子测量

研究了用介观量子点接触(QPC)对单电子两态和多态系统的量子测量问题.发现,在任意测量电压下,该测量问题不能用标准的Lindblad量子主方程描述.考虑了测量仪器和被测系统之间的能量交换对细致平衡关系的影响,对该问题提供了一个恰当的理论描述,并对未来的固态量子测量和量子反馈控制可能产生一定影响. 关键词： 量子测量 量子比特 细致平衡 退局域化     

2（×）n量子系统二参量一类态的量子相对熵纠缠度

对于任意的两体量子系统，总可以通过局域操作和经典通讯变换成二参量的一类态。本文计算了2（×）n量子系统的两参量一类态的量子相对熵纠缠度，找到了与其最接近的可分离态，得出了具体的解析表达式，并与其他纠缠的度量一负值度和形成纠缠度作了比较，三种纠缠的度量从大到小的依次为负值度、形成纠缠度和量子相对熵纠缠度。     

无相互作用费米量子信道直积态容量研究

用费米线性光学方法,提出无相互作用费米量子信道物理模型.用平稳量子高斯态协方差矩阵性质及Majorization不等式理论,推导出在平稳高斯输入态下费米量子信道最小输出熵的表达式.利用在n模费米系统添加一个额外模的方法,得到平稳高斯态和高斯态输出熵的关系|利用此关系式,借助在高斯输入态下费米信道最小输出熵值是可达的猜测,推导出无相互作用费米信道直积态容量的表达式.最后,用最小输出熵的迭代算法验证已推出的费米信道最小输出熵表达式正确性,数值计算结果表明:对于带噪声的无相互作用费米量子信道,已推出最小输出熵与数值计算结果的吻合度可以达到10e-9.     

点间耦合强度对三耦合量子点系统微分电导的影响

本文利用非平衡格林函数运动方程方法,研究了与两个电极耦合在一起的三耦合量子点系统的微分电导及量子干涉的AB振荡问题.通过理论计算发现,由于量子点上的局域态密度的不同从而导致系统电导或隧穿性质的不同,而且量子点间耦合强度、量子点能级等都会对输运性质产生影响. 关键词： 量子点 非平衡格林函数 运动方程 局域态密度     

2(×) n量子系统二参量一类态的量子相对熵纠缠度

对于任意的两体量子系统,总可以通过局域操作和经典通讯变换成二参量的一类态.本文计算了2(×)n量子系统的两参量一类态的量子相对熵纠缠度,找到了与其最接近的可分离态,得出了具体的解析表达式,并与其他纠缠的度量-负值度和形成纠缠度作了比较,三种纠缠的度量从大到小的依次为负值度、形成纠缠度和量子相对熵纠缠度.     

无噪线性放大的连续变量量子隐形传态

连续变量量子隐形传态在实际的量子通信中起着至关重要的作用.然而,实际环境的噪声与损耗会导致量子纠缠的退化,极大地影响系统的传输性能,尤其是降低系统的传输距离,阻碍其实际应用.本文提出了无噪线性放大的连续变量量子隐形传态方案,利用无噪线性放大器对退化的纠缠源进行放大,从而补偿光纤损耗信道对纠缠源的衰减影响,提升系统的性能.本文详细分析了不同损耗信道和纠缠源情况下,无噪线性放大器的增益系数选取范围以及不同增益对方案性能的影响.仿真结果表明,本文提出的方案相比于原方案,在保真度和传输距离方面都有较大的提升.该研究结果为长距离连续变量量子隐形传态的实际应用提供了一种切实有效的方法.     

二维Sinai台球系统的量子混沌研究

研究了二维Sinai台球系统的经典与量子的对应关系,运用定态展开法和Gutzwiller的周期轨道理论对Sinai台球系统的态密度经傅里叶变换得到的量子长度谱进行分析,并把量子长度谱中峰的位置与其所对应的经典体系的周期轨道长度做对比,发现两者之间存在很好的对应关系.观察到了一些量子态局域在短周期轨道附近形成量子scarred态或量子superscarred态.还研究了同心与非同心Sinai台球系统的能级最近邻间距分布,发现同心Sinai台球系统是近可积的,非同心Sinai台球系统在θ=3π/8下,随两中心间距离的增加,能级最近邻间距分布将由近可积向维格那分布过渡.     

T型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪的电输运

利用非平衡格林函数方法, 理论研究T型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪的电荷及其自旋输运性质. 通过控制T型双量子点分子内量子点间有无耦合, 能够实现在同一电子能级位置处分别出现共振和反共振状态, 根据此性质, 能将体系设计成量子开关器件. 当将两个完全相同的T型双量子点分子分别嵌入A-B干涉仪两臂中时, 磁通取适当数值, 能够出现完全的量子相消干涉. 通过调节量子点能级、左右两电极间的偏压和Rashba自旋轨道相互作用强度, 可对体系自旋流进行调控. 关键词： 非平衡格林函数 T型双量子点分子 Aharonov-Bohm干涉仪 自旋输运     

电子自旋辅助实现光子偏振态的量子纠缠浓缩

量子纠缠浓缩可以将非最大的纠缠态转变为最大纠缠态,提高量子通信的安全性.本文基于圆偏振光和量子点-腔系统的相互作用,用一个单光子作为连接远距离纠缠光子对的桥梁,在理想条件下实现了光子偏振纠缠态的浓缩.计算结果显示,这个纠缠浓缩方案在考虑耦合强度和腔泄漏的情况下也可以保持较高的保真度,而且不需要知道部分纠缠态的初始信息,也不必重复执行纠缠浓缩过程.这不仅提高了量子纠缠浓缩的安全性,也有助于通过消耗最少的量子资源来实现高效的量子信息处理.