PDF《相互作用的量子比特在不同环境下的共生纠缠度和 量子失协分...》

第36 卷第6期江西师范大学学报(自然科学版) Vol.

36 No.6

2012 年11 月Journal of Jiangxi Normal University (Natural Science) Nov.

2012 收稿日期: 2012-08-11 基金项目: 国家自然科学基金(11164009)资助项目. 作者简介: 嵇英华(1960-), 男, 江西临川人, 教授, 主要从事量子信息方面的研究. 文章编号: 1000-5862(2012)06-0615-07 相互作用的量子比特在不同环境下的共生纠缠度和 量子失协分析 于雁霞

1 , 胡燕1,嵇英华 1, 2* (1. 江西师范大学物理与通信电子学院, 江西 南昌 330022;

2. 江西省光电子与通信重点实验室, 江西 南昌 330022) 摘要: 研究了初始纠缠的量子比特在不同的环境下共生纠缠度和量子失协的动力学演化. 在所研究的几种 模型中, 发现共生纠缠度强烈地依赖于初始环境, 并在演化过程中发生纠缠死亡现象. 共生纠缠度和量子失 协在演化过程中均出现坍塌和复苏效应, 但当量子比特间的相互作用为零时, 坍塌和复苏效应消失. 可无论 在何种情况下, 量子失协均不会减小到零, 即仍能反映量子比特和系统间的量子关联, 显示量子失协比量子 纠缠具有更强的抗退相干能力. 因此量子失协可作为获得有效量子信息的一种更有效的量子资源. 关键词: 量子关联;

耦合量子比特;

量子失协;

共生纠缠度 中图分类号: O 431.

2 文献标志码: A

0 引言 随着量子信息理论的发展, 量子纠缠不断展示了 其在量子信息过程和量子计算中的重要作用, 因此被 看作是量子信息的一个最重要的资源. 被广泛研究过 的由 W.K.Wootters[1] 提出的一个度量纠缠的方式共生 纠缠度, 则由于其能适用于任意的

2 能级

2 体系和操 作的方便性成为人们借以更深入了解量子世界的方 法[2-5] . 由于每个子体系不可避免地与外界环境发生相 互耦合, 使得系统与环境的初始相干性在演化过程中 不断丢失. 这种量子相干性丢失的过程被称作退相干, 并导致纠缠度的退化[6-8] . 由于退相干会影响一个初始 纠缠的

2 个量子比特系统在有限的时间内会完全解纠 缠, 这种称之为量子纠缠死亡[9] 的现象已经在实验中 得到证实[10] . 在理论和实验上人们证实了一些可分离态同经典态 比较, 更能体现量子计算的优越性, 并且在纠缠度为零 的情况下, 仍能观察到量子非局域性. 许多研究显示量 子纠缠并不是量子科学中测量量子关联的唯一方法, 并 且发现在一些工作中采用不同于纠缠度的量子关联度量 方法更能体现量子优势[11-15] . 于是人们开始注意到量子 纠缠只是一种特殊的量子关联. 如人们发现了可分离态 中可能含有非经典关联, 也就意味着纠缠为零的可分离 态中可能含有非零的量子关联[16-17] . 最近一种利用量子 失协来量化量子关联的方法引起了人们相当大的关注. 甚至在可分离态中这种量化方式仍能为测量量子关联提 供可供选择的路径. 而量子失协的定义可以理解为局域 操作作用在 A 和B的2个子系统前后总量子信息之差. 迄今为止量子关联已经被证实为一种优越于共生纠缠度 的测量非经典关联的方法[18] . 此外, 量子失协也被证实 为一种可以加速量子计算的资源. 本文考虑量子比特同一系列不同环境模型的相互 作用对共生纠缠度和量子失协的影响. 研究发现当量 子比特间的相互作用不为零时, 由于退相干作用的影 响,