开放系统的量子关联及其在量子计算中的应用

Quantum correlation, as a useful quantum resource, plays an important role in quantum information processing. But physical systems will be unavoidably interacted with environments, it will lead the quantum states decoherence and influence quantum information tasks to be completed. Thus it is necessary to research the dynamical properties on quantum correlation of open system and explore resoluble methods. In this project the dynamical evolution of quantum correlation under environmental noise will be investigated. We shall compare the similarity and dissimilarity about quantum entanglement and quantum correlation, and explore the approach of heightening quantum correlation. Probe into the advantages of different physical systems and delve the quantum correlation of open systems. Analyze the characteristic of different measurement about quantum correlation and propose the methods to restrain the influence of environmental noise on quantum correlation of physical systems, and search appropriate physical system to study the application of quantum correlation on quantum computation. Meanwhile we will research the physical properties of quantum systems exhibited by quantum correlation. Our research will offer new methods and ways to protect quantum correlation of open system, and also provide theoretical support for its practical application.

量子关联作为一种有用的量子资源在量子信息处理中发挥着重要作用，但是由于物理体系不可避免会与环境发生作用而引起消相干，影响量子信息任务的完成。因此，有必要去研究开放系统中量子关联动力学性质，寻找解决的办法。本项目拟研究量子关联在环境噪声下的动力学演化规律，比较量子关联和量子纠缠的异同点，寻求提高量子关联的途径。探讨各物理系统的优势，开展开放系统的量子关联的研究，分析量子关联各种度量的特性，提出抑制环境噪声对物理系统量子关联影响的办法。寻找合适的物理体系开展量子关联在量子计算中的应用，同时研究量子关联所揭示的物理特性。这些研究将为探索开放系统下保护量子关联提供新的方法和思路，也为量子关联的实际应用提供理论依据。

量子纠缠、量子关联等量子资源在量子信息处理中发挥着重要作用，但是由于物理体系会与环境发生作用而引起消相干。为了更好地应用它们，我们进行了量子纠缠、量子关联等量子资源在环境噪声中的动力学性质的研究，比较了量子关联和量子纠缠的异同点，提出了一些抑制环境噪声对量子关联影响的办法。经过研究发现：在噪声环境下量子关联的演化比量子纠缠更平稳、持久。通过局域操作，能够保护量子纠缠和量子关联防御消相干的影响，能够释放出隐藏在初始态中的量子纠缠和量子关联。在自旋系统中，采用量子重整化群的方法研究了量子纠缠、量子关联以及它们在量子相变中的应用问题。通过重整化的数次迭代后，量子费舍尔信息，量子纠缠以及量子关联都能探测到临界点的量子相变，给出了量子纠缠、量子关联和费舍尔信息的定量关系。研究了相对论框架下，量子关联以及相应的量子资源的动力学行为，给出了物理可获取的量子关联和互信息减少的原因。而且，我们实验实现了非局域量子相干优势、熵和相干的不确定关系和基于熵不确定关系的量子导引判据。这些研究对在噪声环境下保护量子信息提供了有效途径，也为量子纠缠和量子关联的实际应用奠定了基础。