应用量子光学理论研究开放格点自旋体系中的退相干和量子纠缠猝死

完全孤立的量子系统是不存在的，实际的量子系统不可避免地要与周围环境产生相互作用。受激原子与环境相互作用导致自发辐射，自发辐射会引起退相干，进而导致量子纠缠出现变化，在一定条件下，甚至会出现量子纠缠猝死与复苏现象。量子纠缠的猝死是一种特殊意义上的退相干，猝死时间远远短于普通的退相干时间，这必然加大量子信息处理的困难。对于一般指数衰减的退相干，即使纠缠变得很小我们也可以通过纠缠纯化等其他过程对其加以利用，而纠缠猝死的出现必然导致纠缠纯化等过程无法进行。固态格点自旋体系是实现量子信息处理比较有前途的物理方案，研究初步表明在此系统内也有纠缠猝死的可能。本项目首先详细探讨量子光学体系中量子纠缠的猝死与复苏现象，尽可能给出物理机理；重点通过量子主方程、Kraus算子方法、以及量子反馈和量子zeno效应结合微扰理论探讨格点自旋体系中的纠缠动力学，力求找到有效抑制量子耗散和量子退相干甚至纠缠猝死的方法。

本项目旨在搞清楚量子光学模型中原子运动、原子与原子之间的耦合以及体系温度对量子纠缠猝死的影响关系；考察无环境影响时固态自旋体系是否存在纠缠猝死现象，探讨纠缠猝死的机理以及防御方法：研究有记忆特性环境存在时格点自旋体系的动力学演化行为，揭示量子格点自旋体系的耗散和退相干机制甚至量子纠缠猝死行为，通过建立量子反馈模型找到抑制它们的办法。为最终实现量子信息处理提供一些理论参考。同时，我们结合量子信息领域研究的最新进展，考察了强耦合情况下，原子与腔场相互作用Rabi以及Dicke模型的量子临界行为。课题成果为实现量子信息处理以及对量子力学基本概念的深入理解奠定了一定的基础。共发表SCI论文14篇、1篇核心综述；培养各类学生6名(硕士2名，本科生毕设4名)。