文档介绍：衡阳师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告
论文题目
基于弱测量的两体纠缠保护方法
学生姓名
郭鹏
学号
10360109
专业
物理学
班级
10电工1班
指导教师
刘灿
职称
讲师
选题的目的、意义及国内外研究动态:
要利用量子纠缠实现具体的量子信息处理,前提条件之一就是在对处于纠缠态的量子系统进行操作的过程中要最大限度地保持其初始纠缠量。然而,在纠缠体系的分配和对粒子的操作过程中,每一个粒子不可避免地与外界不可控的环境发生作用。体系因为与环境的量子纠缠而丧失了各叠加成分之间的相对因子的确定性,使各叠加成分的内部相位差的随机性增加,于是寄托在这种内部相干性上的量子信息就会衰减。因此,体系最终会处于一个等概率分布的完全随机的混态(或是衰变成一个优先的纯态),成为一个不含任何量子信息的毫无价值的东西。因此退相干是处理量子信息问题中要攻克的一个重要难题。本文将探讨如何利用量子弱测量使纠缠态的纠缠衰退得到有效抑制,得到的结论将对推进量子纠缠的退相干抑制研究以及实际量子信息技术中纠缠态的保真分布均有重要意义。
为了解决了退纠缠问题,t等人于1996年最早提出了纠缠纯化的思想。后来,t等人的方案,使得纯化过程可以变得简单,而且纯化速度更快、效率更高。1998年,英国皇家学院的Murao等人提出了针对多粒子GHZ态的纯化方案。2001年,中国科学技术大学潘健伟教授(现在的中国科学院院士)和奥地利科学家Zeilinger研究组合作提出了一个利用线性光学元件实现两光子极化纠缠的纯化方案,并于2003年成功地进行实验演示。近年来,北京师范大学邓富国博士课题组相继提出和改进了基于非破坏宇称探测器的两光子和多光纠缠混合态的纠缠纯化。总之,关于噪声环境中量子纠缠保护问题的研究在理论和实验方面都取得一定的进展,2009年《Review of Modern Physics》上的一篇文章作了详细评述。然而,目前存在的纠缠纯化方案还存在一些重要的缺陷或没有解决的问题:(1) 需要同时存在多个相同的纠缠混合态时,才能提高其中一个或部分纠缠态的纠缠度;(2) 考虑的都是一些特殊的简单噪声情况,而实际量子通信过程中遇到的噪声可能复杂得多;(3) 无法给出多次纠缠纯化时的迭代公式,只能通过求助于计算机数值模拟;(4) 没有给出最优化证明;(5) 只适应于非束缚纠缠态;(6)其中的多体纠缠纯化方案只能适应于一些特殊的多体纠缠态,不具有普适性。鉴于此,学者们也在不断地改变思路和探索其它的能抑制退相相干和保护量子纠缠的方法,如其于
“无退相干”子空间的方法、量子Zero效应的方法等。这些方案也都有一定的缺陷:“无退相干”子空间方法只适应于系统与环境相互作用的哈密顿量有特定的对称性情况;量子Zero效应方法也只能在一些特殊的条件和情况下才能有效抑制量子态的退相干。今年年初,《Nature physics》上发表的一篇文章提出了另外一种保护量子纠缠的新思路和新方法,即利用弱测量及其反转操作来提高退相干环境中纠缠态的纠缠度。但文章中只研讨和实验验证了量子弱测量对一种特殊噪声(即幅值阻尼)环境中的一种特殊两体纠缠态的纠缠的保护作用和效果。
二、主要研究内容、创新之处:
本文的主要研究内容为:(1)研究不同形式的两比特纠缠态在幅值阻尼噪声环境中的退相干特性,得出退