多通道开放量子系统中的非马尔可夫性研究

Decoherence is the central problem which must be overcome in quantum information processing。Especially，decoherence control has also recently become a key task for practical implementations of nanoscale solid-state quantum information processing。 The non-Markovian memory effects of environment is the new direction for overcoming decoerence because the non-Markovian memory effects can lead to information flow between the open system and its environment.So now the reserch of non-Markovian memory effects of environment became a hot topics. The non-Markovianity of a qubit system with a decay channel had undoubted conclusions. However, the realistic quantum systems undergo decay channels with more than one.Therefore, it is very important for us to study the non-Markovianity with multichannel quantum systems. In this project, we will investigate the non-Markovianity of multichannel open quantum systems. Concretely speaking, we will firstly show that the influence of the counter-rotating terms and the temperature of environment on several non-Markovian measures; then further also show the relations among these non-Markovian measures. Base on these considerations, we will more deeply understand the essence of the non-Markovianity of environment， which provides a new idea for decoherence control.

退相干一直是量子信息处理过程中必须克服的中心问题，特别近年来，基于钠米尺度的固态量子信息处理中，退相干控制已经成为要解决的关键问题。而环境的非马尔可夫记忆效应又是克服退相干的一个新切入点，因为这种非马尔可夫记忆效应能够使耗散到环境中的信息回流到系统中。所以环境的非马尔可夫性目前已经成为开放系统中一个研究热点。对于一个二能级量子系统在只有一个耗散通道作用下的非马尔可夫性的研究已经有了肯定的结论。然而一个实际的量子系统经历的耗散通道不止一个，因此对于多通道量子系统的非马尔可夫性的研究显得非常重要。在本项目中，我们拟研究多通道量子系统的非马尔可夫性。具体来说，首先通过一个非微扰主方程考察非旋波近似项和环境的温度对几种非马尔可夫性的影响；接着进一步揭示各种非马尔可夫度量之间的关系。基于这些考虑，我们将更深刻地理解环境的非马尔可夫性的本质，这样为我们对退相干控制的研究提供一种新思路。

退相干一直是量子信息处理过程中必须克服的中心问题，特别近年来，基于钠米尺度的固态量子信息处理中，退相干控制已经成为要解决的关键问题。 而利用环境的非马尔可夫记忆效应和弱测量方法是克服退相干的一个新切入点。 所以本项目基于这两种机制来实现量子信息处理中的退相干控制,主要研究了（1）环境的非马尔可夫效应、原子间的偶极-偶极相互作用以及原子的本征频率同腔模中心频率之间的失谐量对两原子间量子纠缠和 quantum discord 的影响,得出了在非马尔可夫机制下,原子间偶极-偶极相互作用可以显著抑制包括量子纠缠和 quantum discord 等量子关联的衰减；（2）利用弱测量方法来提高量子态在一条自旋链上传输保真度以及纠缠分布， 得到了通过弱测量方法能够显著改进量子态的传输保真度和纠缠分布；（3）利用弱测量方法来提高在两条平行的自旋链上纠缠传输，得到了最优化的纠缠传输条件和纠缠传输量。总之，通过该项目的研究，为我们在量子信息处理中实现有效的退相干控制提供了有价值的参考。