记忆环境中的量子信息处理

We will explore the dynamical properties, the physical essences, the generation conditions and the measuring methods for non-Markovian process. We also show the effects of non-Markovian evolution on the fundamental physical processes, such as the quantum adiabatic process, the quantum network, and the transfer of quantum information or energy in organisms. Our purpose is to find the way for efficiently manipulating these fundamental non-markovian processes. The research will be helpful for the quantum information processing, the understanding of the light harvesting in organisms, the exploration of photovoltaic cell, and the enriching of the quantum mechanical theory.

探索非马尔可夫过程的动力学特性、物理本质、产生条件及其有效的度量方法。研究非马尔可夫演化对一些基本和重要物理过程（如绝热过程、量子网络与生物体中信息的传输和能量的转移等）的作用和影响，提出高性能地操控这些物理过程的途径和方法。此项研究对量子信息处理、生物光俘获原理的理解与太阳能电池的研究、以及丰富量子力学的基本内容等具有重要的意义。

主要研究内容与重要结果归纳为：.1）研究了基于可分性的非马可夫性度量、基于迹距离的非马可夫性度量、以及基于纠缠的非马可夫性度量三者之间的关系，发现可分动力学一定导致纠缠和迹距离的单调减少，反之则不一定成立；而纠缠和迹距离的变化关系比较复杂，纠缠的单调减少不一定导致迹距离的单调减少，反之也一样。.2）研究了环境的初始相干性和初始激发数对动力学非马可夫性的影响，发现环境的初始激发数有利于提高动力学的非马可夫性，而环境的初始相干性则可以起着不同的作用，在某些情况下可以增加动力学的非马可夫性，而在另一些情况下降低动力学的非马可夫性。.3）研究了旋波近似和无旋波近似下的非马科夫动力学，阐述了旋波近似和微运动对动力学非马科夫性的作用和影响。.4）研究了振幅和相位符合环境的非马科夫动力学，发现复合环境通过干涉作用降低系统动力学的非马科夫性。.5）研究了多能级V型原子的非马可夫动力学，发现由不同能级跃迁产生的非马可夫性能够产生量子干涉，给出了产生干涉相长与干涉相消的频域条件。.6）研究了Lamb 移动在非马可夫动力学中的作用，发现Lamb 移动仅仅引起Bloch 球面的旋转、但不影响动力学的非马可夫性。.7）研究了两个独立的非马科夫环境对量子纠缠和量子discord的影响，发现非马科夫效应可以产生纠缠和discord的量子干涉，从而形成纠缠和discrd量子拍现象。.8）发现了动力学的非马可夫性可以导致量子Zeno现象，为量子态的保护和量子态的传输提供应用前景。.9）提出了利用非马可夫动力学和经典驱动的协同作用，保护纠缠量子态和纠缠态中量子Fisher信息的理论方案，发现当所有原子都同时加上足够强的驱动时，量子态和Fisher信息能够得到有效的保护。.10）提出了一种高保真度的量子信息的储存和提取的理论方案，该方案利用NV中心为量子储存器，约瑟夫森结qubit为读写头，实现了储存器和读写头之间的快速的高保真度的信息交换。.我们的某些工作达到国际领先水平，受到审稿人的高度赞扬，并被著名专家（如H.P.Breuer, S.F. Huelga, M.B. Plenio）等人所引用。