弯曲时空中量子纠缠和关联的新特性

近年来，作为相对论理论和量子信息的交叉学科，相对论框架下的量子信息、尤其是弯曲时空中的量子信息正成为一个新热点研究领域。本项目致力于研究在非惯性系中两体或多体系统的经典和量子关联，以及它们在不同环境中的演化和退相干，寻求它们随加速度的变化规律。同时研究弯曲时空中的量子信息，探求弯曲时空中各种时空参数对系统的经典和量子关联的影响；着重考虑系统的量子关联及纠缠度与黑洞温度的联系，以及环境噪声对它们的影响，从而深化对黑洞背景下经典和量子关联等问题的物理本质的认识。通过研究一些特殊黑洞背景下经典和量子信息的衰减和再分配，了解它们与黑洞的信息丢失是否存在内在联系，寻求解决黑洞信息疑难等重要问题的方法。该项目的研究处于黑洞物理、相对论、量子理论和信息学等诸多学科的交叉领域，对这些学科进一步全面、深入和协调发展有重要的推动作用。

本项目研究了相对论量子信息中的一些基本问题，如时空性质对量子纠缠的影响、利用量子计量学等手段探测相对论效应等。研究发现：测量诱导非定域性会随加速度增加而减少，当加速度趋于无穷大时，对于狄拉克场它始终存在，但对于波色场它却会消失；对于两量子比特态，在加速度足够大的情况下其将不会违背CHSH不等式，同时其纠缠会出现猝死；时空的性质会影响原子的能级移动，通过分析该能级移动可以区分德西特宇宙和热闵氏时空；安鲁温度的最佳估测精度只有在加速的原子探测器演化足够长的时间的条件下才能得到；在德西特时空中，原子的跃迁几率与时空的性质和原子的运动有关，无论原子初始时刻所处何种状态，它们最终会演化到热态；德西特时空中自由下落原子的几何学相位会出现一个改变，其彷佛处于吉布斯-霍金温度的热浴中，这揭示了德西特时空的热性质；在非惯性系中，对于比特翻转及比特-相位翻转渠道，在时间大于转变时间情况下时经典退相干同样也能影响系统的演化，该结果与惯性系中的结论不同；退相干效应与安鲁效应对纠缠动力学影响的最大差别是前者只引起纠缠在总系统中的转换，而后者却会损坏纠缠。同时还探讨了霍金辐射谱性质、全息纠缠熵、全息超导与黑洞相变等问题。该项目的研究处于相对论和量子信息等诸多学科的交叉领域，获得的成果对这些学科进一步全面、深入和协调发展有重要的推动作用。