量子测量退相干模型中的经典信息和量子关联

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量子测量理论及其相关测量模型和量子信息学有密切的联系,一方面量子系统的信息获取离不开量子测量;另一方面基于量子测量及其退相干问题可以分析研究量子系统在环境中的量子关联的动力学变化。本文正是这样一篇结合量子测量理论及其相关模型和量子信息学的理论文章,研究了量子测量退相干模型中的经典信息和量子关联,主要研究成果如下:  1、将两种量子测量模型(包括von Neumann模型和Zurek模型)应用到单粒子两路径干涉实验中,从量子信息的角度分析了粒子的波粒二象性。我们得到粒子和测量仪器间的经典关联与粒子的路径可区分度保持一致性,经典关联可用来度量粒子的路径信息(粒子性),并与干涉实验中的条纹可见度(波动性)构成互补陛关系,即经典关联随着干涉条纹可见度的增加而单调减少。研究表明建立粒子和测量仪器间的经典关联就可以获得粒子的路径信息,并不一定需要建立粒子和测量仪器间的量子纠缠,而且该经典关联是可测量的,因为它与干涉实验中的条纹可见度有关。另外,通过对比上述两种量子测量模型中经典关联和量子关联与条纹可见度的变化关系,我们发现相对于von Neumann模型,Zurek模型中的外部环境不仅能诱导最优测量基的出现,而且还会使粒子和测量仪器间的经典关联和量子关联减少。  2、基于量子测量可解动力学模型(Coleman-Hepp模型的推广模型),研究了两个自旋为1/2的粒子与宏观物体的相互作用,分别考虑了这两粒子与各自独立的宏观物体相互作用情况以及两粒子与同一宏观物体相互作用情况。对两自旋粒子而言,宏观物体即是环境。主要讨论了环境存在的条件下两自旋粒子间的量子关联(包括量子纠缠和量子谐错)的动力学变化。我们发现:当两自旋粒子的初态为Bell对角态(即X型量子态)时,在独立“环境”下,会出现量子纠缠突然“死亡”、系统发生从经典退相干(量子谐错不变,经典关联减少)到量子退相干(经典关联不变,量子谐错减少)的转变、量子谐错渐进趋向于零等现象;在共同“环境”下,除了发生上述现象外,在一定条件下还会出现量子纠缠的崩塌回复、量子谐错的崩塌回复以及被产生和被放大等现象。
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