量子关联及其应用

This proposal will be devoted to the study of the following fundamental issues and their applications in quantum information: Quantum correlations, quantum measurements and quantum decoherence, quantum open systems and quantum non-Markovianity. More precisely, we will study the characterizartion and quantification of both classical and quantum correlations, introduce physically significant and mathematically computable measures for correlations, explore the informational aspects of quantum measurements and quantum decoherence, investigate the nature of information transfer and flow in quantum open systems, quantify non-Markovianity via correlations and illustrate its application in controlling open systems.

本项目研究量子信息中若干基础课题及其应用: 量子关联，量子测量与退相干，开放量子系统与量子非马氏性(non-Markovianity)。具体来说，将探讨经典关联与量子关联的刻画与量化，寻找易于计算又有重要物理含义的关联度量，从关联的角度研究量子测量和退相干的信息特征，研究开放系统的信息转移规律，利用关联量化物理演化过程的非马氏性并探讨其对控制开放系统的作用。

量子系统本质上具有经典系统所不具备的许多新特性，如叠加原理、纠缠、量子关联、量子不可克隆和量子相干等，从而使其根本上有别于经典系统，为新型信息处理提供了崭新的契机。量子信息是近三十年来国际上重大热点领域，正在飞速发展，具有重要应用前景。..本项目研究量子关联，量子测量与退相干，开放量子系统与量子非马氏性(non-Markovianity)等量子信息中的若干基础问题及其应用，已顺利取得预期成果，发表12篇SCI论文。具体来说，主要成果如下：基于量子Fisher信息量化了量子相干性，揭示了量子相干性与量子关联的关系，并进一步引进了相对于一般测量的量子相干性度量, 阐述了其基本性质及若干用途。利用密度算子的平方根之间的对易子定义了一种刻画系综量子特性的新度量。 给出了提取自旋双量子比特系统中自旋方向信息的最优测量。 利用不确定性关系得到了多体纠缠的若干判据。利用一般非自伴算子的分解，揭示了量子物理中Born 概率的和特性。这些成果为进一步深刻理解量子特性的结构提供了新度量和新思路。