非马尔科夫环境下二能级原子与耦合腔之间的纠缠转移

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:william__2008
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量子纠缠现象是量子力学最明显的特征之一,是量子物理与经典物理之间差异的重要体现。量子纠缠的重要性在理论研究及实践应用上都有明显体现:首先,对于量子纠缠的研究可以深化人们对量子力学基本理论的认知;其次,量子信息理论在实际中的应用都离不开量子纠缠的作用。众所周知,在实际操作中我们不可能找到一个完全封闭的系统,外界环境总会对系统产生一定的干扰,从而导致系统发生消相干现象,致使系统的纠缠性遭到破坏,所以环境对系统的作用是实现量子信息应用的主要障碍。在此情况下,研究量子开放系统的纠缠演化具有现实意义。不同的外部环境对开放系统产生的影响不同,可将环境分为马尔科夫和非马尔科夫环境。在非马尔科夫环境下系统的演化过程具有记忆效应,流向环境的信息与能量会反作用于系统,正是由于这种反馈作用,可以延缓消相干现象。基于此,本文主要研究了耦合腔与两个非相互作用的二能级原子的纠缠演化特性,并探究了非马尔科夫环境对纠缠转移的影响。本文研究的理论模型是由超导量子干涉仪(SQUID)连接的两个腔及分别置于腔中的两个二能级原子构成,可以使用电路量子电动力学(Circuit QED)来模拟。利用“非马尔科夫量子态耗散方法(NMQSD)”我们推导出该系统的主方程,并且从以下几个方面详细分析了非马尔科夫环境对系统纠缠转移的影响。首先我们探讨了旋波近似下原子及腔间的纠缠转移。结果表明,尽管由于系统与环境的相互作用使得纠缠度在逐渐减小,但腔间纠缠仍周期性地转移到原子上。其次,我们通过改变记忆时间的长短来控制外界环境由马尔科夫过渡为非马尔科夫。并且发现当记忆时间越长,越趋近于非马尔科夫环境时,转移到原子上的纠缠值越大,且会出现多次纠缠死亡—复活现象;相反当记忆时间越短,环境越显现出马尔科夫效应,此时纠缠最大值明显小于前者,且纠缠在死亡之后也不再出现纠缠复活现象。所以非马尔科夫环境可以增强纠缠转移,起到保护纠缠的作用,同时记忆效应对纠缠的产生也有明显增强作用。最后,我们还研究了腔间耦合系数对系统纠缠动力学的影响,发现腔间耦合系数可以改变纠缠转移的大小及速率,因此可以通过选取最优的耦合系数维持系统间的纠缠转移。
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