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量子纠缠是量子系统之间的一种特殊的量子关联。最近随着量子信息理论研究的不断深入,人们发现量子纠缠只是量子关联的部分,可分离态中也可以存在非经典的量子关联,并且这种非量子纠缠的量子关联在量子信息处理过程中起着重要的作用。因此,关于量子关联的研究,正成为量子信息学中的热点问题。在量子光学领域中,原子与光场的相互作用是研究的主要内容.描述这种相互作用的基本理论模型是Jaynes-Cummings模型。该模型在旋波近似下能够精确求解,而在非旋波近似下,只能近似求解。由单Jayes-Cummings模型系统推广的双Jaynes-Cummings模型系统在量子信息处理中有广泛的应用,因此双Jaynes-Cummings模型的研究正成为量子信息学研究的热点问题。
本文运用量子关联的基本理论,首先研究了在双模真空腔中两个耦合量子比特的成对量于discord和成对量子纠缠的守恒问题;然后研究了非旋波近似下双Jaynes-Cummings模型中失谐量对量子关联守恒的影响,得到了一些有创新意义的结果。具体内容与结论如下:第一章介绍了量子关联的基本理论。首先给出了度量关联的物理量-经典信息熵与量子力学熵,然后引入经典关联与量子关联的慨念,讨论了量子纠缠与关联的联系与区别。介绍了量子关联的两种量度,给出了“X”态的纠缠度和量子discord的求解方法。第二章介绍了Jaynes-Cummings模型的基本理论。阐述了旋波近似下标准Jaynes-Cummings模型的两种求解方法;同时通过标准Jaynes-Cummings模型构建了双Jaynes-Cummings模型系统。第三章研究了在双Jaynes-Cummings中两个耦合量子比特的成对量子discord和成对量子纠缠的守恒问题。结果显示:在任何条件下,成对量子纠缠始终是守恒的,但对量子discord来说,情况复杂得多:在强偶极-偶极相互作中,成对量子discord是守恒的,但在中等程度与弱偶极-偶极相互作中.成对量子discord不再守恒。造成量子discord与量子纠缠守恒问题不同结果的因为是:量子discord是一个依赖于测量目标的物理量。如果我们选择合适的测量对象.那么将会获得最好的量子discord。第四章研究了非旋波近似下双Jaynes-Cummings模型中失谐量对量子关联守恒问题的影响。在弱耦合的情况下,比较了非旋波近似和旋波近似中失谐量对成对量子discord和成对量子纠缠的影响。得到的结果是:失谐量对成对量子纠缠几乎没有影响.而非旋波近似和旋波近似中的失谐量对成对量子discord的影响不同。这种结果源自于非旋波项的贡献。第五章做了总结与展望。