单Jaynes-Cummings原子与孤立原子系统中的各种量子关联

利用单Jaynes-Cummings（J-C）二能级原子和孤立原子构成的模型,研究了该模型中的各种量子关联。基于Dakic等提出的几何量子失协的度量方法,采用数值计算方法分析了系统中两原子间几何量子失协的演化,同时给出了量子纠缠和量子失协的演化。研究结果表明,通过提高两原子间初始纠缠度及处于W态时的纯度可以提高系统的量子关联。耦合常数和光子数在量子关联演化过程中同样扮演了重要的角色。     

双Jaynes-Cummings耦合模型中几何量子失协的研究

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了双Jaynes- Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明：通过提高纯度、初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协震荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。     

超导电荷量子比特系统中几何量子失协和稠密编码的研究

研究了由约瑟夫森大结耦合的两个超导电荷量子比特模型中的几何量子失协和稠密编码信道容量。讨论了初始平均光子数、相对相位和两电荷量子比特间振幅对几何量子失协和稠密编码信道容量的影响。结果表明,初始平均光子数、相对相位和两电荷量子比特间振幅在几何量子失协及稠密编码信道容量的动力学演化过程中扮演了一个非常重要的角色,特别有意义的是可以通过调控相对相位来提高稠密编码信道容量的值。     

含Dzyaloshinski-Moriya相互作用的两比特Heisenberg XYZ模型中的超级量子失协

超级量子失协因其具有超越普通量子失协和量子纠缠的特性受到人们的普遍关注。本文从理论上对比研究了含Dzyaloshinski-Moriya相互作用的Heisenberg XYZ模型处于热平衡下的超级量子失协和普通量子失协。研究发现，超级量子失协总是大于普通量子失协，而且Dzyaloshinski-Moriya相互作用对超级量子失协起着积极作用。最有意义的是温度对该模型中超级量子失协的影响比普通量子失协小得多。     

考虑DM相互作用的Ising系统中量子失协的含时演化

研究了处在非均匀磁场中的两粒子Ising系统,在考虑DM相互作用情况下,其量子失协（QD）随时间演化问题。对于初始处于Werner态的系统,详细分析了在随时间演化过程中DM相互作用、不均匀磁场的不均匀度、初态的纯度等因素对量子失协和量子纠缠的影响。通过比较可以发现,两者在很大程度上保持着相似的变化规律,最明显的不同在于演化过程中,在有限的时间内量子失协并不会消失,但是量子纠缠却会出现突然死亡现象（ESD）。这一明显不同的特征表明量子失协比量子纠缠具有更大的应用空间,通过控制外部条件,可以很好的控制量子失协随时间的演化过程。     

耦合量子比特退纠缠的研究

在马尔科夫环境下,利用共生纠缠度,研究了耗散环境中耦合量子比特纠缠态及纠缠突然死亡的性质。研究结果表明：(1）纠缠动力学演化与系统的温度、初始纠缠度及初始量子态密切相关;（2）在一般情形下,由于环境的影响,纠缠突然死亡总会发生;通过数值模拟,发现存在一个特定的区域,在这区域内系统的纠缠度衰减的很慢。在零温度近似下,给出了具体的纠缠突然死亡条件和计算纠缠突然死亡时间的表达式。     

与库相互作用的非耦合的两比特系统的量子失协动力学

推导出一个关于 结构密度矩阵的量子失协的表达式。在单一激发下,给出两个非耦合的量子比特分别与库相互作用构成的系统的动力学的精确解,然后用非马尔科夫主方程方法精确求解了这个系统的耗散动力学。在失谐光谱密度下,讨论和比较不同耦合区域内系统的量子失协动力学特征。结果表明：量子失协表达式适用于任意有 型密度矩阵的物理系统,在失谐光谱密度下,证实两类主方程分别适用于不同的耦合区域。这将为以后更加简便地计算量子失协,以及在不同的耦合区域运用哪一类主方程提供一定的参考依据。     

非马尔科夫环境下耦合超导量子比特纠缠态的纠缠消相干

利用共生纠缠度比较详细地研究了一个超导耦合量子比特在非马尔可夫环境下纠缠消相干的演化。研究结果表明：对于不同纠缠初态下的超导耦合量子比特,由于环境作用的记忆反馈效应,处于热平衡环境中的耦合量子比特的纠缠度总是会单调地趋向于零。进一步的研究结果还表明：在非马尔可夫过程中会很快地出现纠缠的突然死亡,耗散越强,纠缠的死亡越快;而在马尔可夫过程中则是缓慢地趋向纠缠的死亡。     

单光子波包与腔-量子点相互作用的动力学研究

对单光子波包与腔-量子点模型相互作用的动力学过程进行了数学推导,并通过数值模拟实现了静态量子比特与飞行光子比特之间的相互转换。结果表明：由腔-量子点系统输出到光纤的光子是一个平滑的波包;通过改变激光脉冲作用时间等系统参数,可实现量子点中的原子和光子的纠缠,在此基础上,即可实现不同量子点中原子的纠缠。研究结果对解决利用腔-量子点系统来构造量子计算机的接口、制备纠缠态以及实现受控量子门等热点问题具有积极意义。     

一类X-态量子关联的几何测量

量子不谐和（quantum discord,简称QD）常被用来描述量子体系的量子关联。基于Dakic等人提出的QD几何测量方法[1],我们求解了只含一个变量参数X-态的量子关联,并给出在三种不同量子通道中该体系量子关联的具体形式。最后通过针对减振幅通道中对该X-态的纠缠度以及量子关联的抗消相干能力比较,我们用图示的方法显示出量子关联具有比纠缠更强的抗消相干能力。     

Tavis-Cummings模型中运动原子的量子关联动力学

通过数值计算的方法,研究了T-C模型中两运动原子与粒子场相互作用时两原子的量子关联。讨论了两原子的初始量子纠缠和腔场的光子数及原子的运动对两原子量子纠缠和量子失谐的影响。结果表明：初始量子纠缠不同,两原子的量子纠缠和量子失谐的演化不同;光子数的增加,两原子的量子纠缠出现猝死和恢复现象,而量子失谐保持非零,同时量子纠缠和量子失谐变化的更快;考虑原子的运动时,量子纠缠和量子失谐周期性演化,场模结构参数的增大,量子纠缠和量子失谐的演化周期变小。通过演化曲线发现,量子纠缠和量子失谐的演化具有相似性。     

Characterizing total correlations in multipartite systems

With the aim of characterizing quantum entanglement in multipartite systems, we introduce a measure of total correlations and analyze its advantages, comparing it to other measures of multipartite total correlations reported in the literature. In this context, the role of pairwise correlations is discussed, in particular with a view to implementing quantum communication protocols.     

Dynamics of quantum discord for a two-qubit system

We study the dynamics of quantum discord of a two-qubit system coupled to a common structured reservoir at zero temperature. The conditions to maximize reservoir-induced quantum discord for the two-qubit system wiht an initially factorized state are derived. In particular, when the two qubits are placed in a lossy cavity, high values of quantum discord can be obtained in the dispersive regime, even in the bad-cavity limit. Finally, we show that under certain conditions, the quantum discord dynamics exhibits quantum beats.     

A tight lower bound on the classical communication cost of entanglement dilution

Suppose two distant observers, Alice and Bob, share some form of entanglement - quantum correlations - in some bipartite pure quantum states. They may apply local operations and classical communication to convert one form of entanglement to another. Since entanglement is regarded as a resource in quantum information processing, it is an important question to ask how much classical communication, which is also a resource, is needed in the inter-conversion process of entanglement. In this paper, we address this important question in the many-copy case. The inter-conversion process of entanglement is usually divided into two types: concentrating the entanglement from many partially entangled states into a smaller number of maximally entangled states (i.e., singlets) and the reverse process of diluting singlets into partially entangled states. It is known that entanglement concentration requires no classical communication, but the best prior art result for diluting to N copies of a partially entangled state requires an amount of communication on the order of /spl radic/N. Our main result is to prove that this prior art result is optimal up to a constant factor; any procedure for approximately creating N partially entangled states from singlets requires /spl Omega/(/spl radic/N) bits of classical communication. Previously not even a constant bound was known for approximate entanglement transformations. We also prove a lower bound on the inefficiency of the process: to dilute singlets to N copies of a partially entangled state, the entropy of entanglement must decrease by /spl Omega/(/spl radic/N). Moreover, we introduce two new tools - /spl delta/-significant subspaces and the standard form protocol reduction in entanglement manipulations. We hope that these two new tools will be useful in other work in quantum information theory.