耦合超导比特系统中的非马尔科夫纠缠动力学

近些年，量子信息和量子计算的研究取得了很大进展。量子计算的核心是用可控制的量子系统作为硬件来进行科学计算、信息处理和量子模拟。其中以约瑟夫森结为基础元件的超导量子器件由于其具有易嵌入到电子线路并易于集成等特性，在实现量子计算机的探究中显示了巨大的潜力；另外实现量子信息的另一个核心资源就是量子纠缠，利用量子纠缠可以实现一些经典手段无法实现的任务，对实际的物理系统中量子纠缠的理解和应用变得越来越重要。本文主要是研究了在Non-Markovian环境下耦合超导电荷比特系统的纠缠演化特性。第一部分简单介绍了量子纠缠的概念、三类超导量子比特以及耦合超导量子比特的研究进展。为了描述由环境导致的退相干，利用量子主方程的方法，在不采用弱耦合近似和马尔科夫近似的情况下对深入了解量子系统和环境之间的相互作用，澄清一些基础性的问题具有重要的作用。第二部分研究了开放系统与环境之间的纠缠转移和纠缠的动力学演化特性。主要是对两个量子比特分别处于各自的环境下，比特间的纠缠可以出现纠缠死亡现象，两环境间的纠缠可以突然产生。主要是比特间的纠缠到比特纠缠的转移问题，两热库间的纠缠和局域对纠缠在纠缠转移过程中起到了中间的桥梁作用。最后一部分主要是基于耦合超导量子比特系统模型下，在非马尔科夫环境中利用共生纠缠的方法分析了耦合系统纠缠的产生及其动力学的演化。研究了不同初始纠缠态下的纠缠猝死和纠缠再生现象；分析了系统耦合强度、库的截止频率与系统的振荡频率间的比值、温度和约瑟夫森能级差对纠缠演化的影响。结果表明：系统纠缠取决于初始纠缠态和系统的耦合强度J，并且通过调节非马尔科夫环境的相干参数可以延长解纠缠时间，确保量子计算过程中的应用和量子信息的实现。