利用量子相干性判定开放二能级系统中非马尔可夫性.pdfVIP

物 理 学报 ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．14(2015) 140302 利用量子相干性判定开放二能级系统中 非马尔可夫性冰 贺志t 李莉牛 姚春梅 李艳 (湖南文理学院物理与电子科学学院，常德 415000) (2015年 1月8日收到；2015年2月8日收到修改稿) 从量子相干性包括 11norm相干性和量子相对熵相干性的角度建立了判定开放量子系统中非马尔可夫过 程的方法，并给出了相应的判别条件．作为它们的具体应用，研究了一个两能级系统分别经历相位衰减通道、 随机幺正通道和振幅耗散通道作用时对应的非马尔可夫过程发生必须满足的条件．对于三种通道模型，得到 了 11norm相干性对系统任意态非马尔可夫过程发生的判别条件，并发现在相位衰减通道和振幅耗散通道 中其非马尔可夫过程发生的条件与用其他方式如信息回流、可分性和量子互熵给出的条件是相同的，而在随 机 幺正通道中给出了一个新的且不完全等价于基于信息回流和可分性对应的条件．至于量子相对熵相干性， 在相位衰减通道中得到了对系统任意态的非马尔可夫过程发生的具体条件，并发现该条件也等同于基于信息 回流、可分性和量子互熵给出的条件．而在随机 幺正通道和振幅耗散通道中得到了系统最大相干态对应的非 马尔可夫过程发生的条件． 关键词：开放二能级系统，非马尔可夫性，11norm相干性，量子相对熵相干性 PACS：03．65．Yz，03．67．Mn DOI：10．7498／aps．64．140302 对量子纠缠保护 [2-6】、量子关联保护 [7--11】、几何 1 引 言 相 [12]和熵压缩 [13,14】等量子信息资源具有显著作 用．进一步，量化非马尔可夫效应对系统的影响无 在量子信息处理中，一个开放量子系统经历的 论是理论还是实验研究都是十分重要的课题．所 动力学过程按照外界环境是否有记忆效应一般划 以人们从不同的角度定义了一些很重要的非马尔 分为马尔可夫过程和非马尔可夫过程．马尔可夫 可夫度量 1【5—24I，其中包括 Breuer等 [15]首次从信 过程对应环境没有记忆效应，此时系统中信息和 息回流的角度定义了一种非马尔可夫度量，该度 能量只能单方向地流入外界环境中；而非马尔可 量后来在实验上得到了证实 [25引 从而引起 了人 夫过程对应环境有记忆效应，此时系统和环境之间 们广泛的兴趣 2【7—29】；Rivas等 [16]从映射可分性和 有信息和能量双向交流．另外，真实的环境一般有 记忆效应，特别是近年来在基于纳米尺度的固态量 量子纠缠的角度分别定义了两种非马尔可夫度量； 子信息处理中，退相干控制I1】已经成为要解决的 Luo等 1【9】从量子互熵的角度定义了一种非马尔可 关键 问题．所以理解和量化开放量子系统中的非 夫度量等．虽然 目前已经发展了这些重要的非马 马尔可夫性 已成为量子信息科学中的一个研究热 尔可夫度量方法，但它们之间并不是完全相互等价 点．由于非马尔可夫过程中系统和外界环境之间 的，特别是对于多种耗散通道 同时存在 的情形，各 有信息和能量互相交流，从而这种非马尔可夫效应 种非马尔可夫度量给出的条件是有差别的[30--32]． }