在有限温度下运用弱测量保护量子纠缠

摘要

量子纠缠是量子信息最为核心的资源，可以通过这种资源完成经典信息系统无法完成的任务。因此，量子信息的基础任务之一就是获取高纯度的纠缠，诸如量子纯化、光子对等已被证明是行之有效的方法。最近，一种全新的量子测量—弱测量用于提高纠缠度，它可以放大一些微弱信号，解释一些以前因无法测量而产生的奇异现象。
　　根据弱测量的定义及适用条件，我们先对弱测量做具体探究，再将弱测量运用到纠缠保护中。本文主要围绕以下两个方面进行研究：
　　1.研究了一个量子比特系统的前后选择态正交或趋于正交时，弱测量输出结果的变化。当系统的前后选择态正交时，我们对弱测量的结果进行理论分析，发现弱测量不能无限放大微小信号；当前后选择态趋于正交时，考虑两种情况：第一种，当前选择态不趋于系统中观测量的本征态时，弱测量的结果与正交时结果相同。第二种，当前选择态趋于系统中观测量的本征态时，弱测量的结果受到前选择态与本征态、前后选择态两个不同保真度的影响，在不同的取值条件下，趋于不同的极限。
　　2.研究了在有限温度下，两个不同的初始Bell态分别通过信道时纠缠的演化，并运用弱测量及其翻转测量来探究是否可以提高纠缠；同时，在广义振幅阻尼通道中，我们对四个弱测量的参数做全面优化。结果发现这种基于弱测量的纠缠保护方法在某些情况下可以有效提高纠缠，甚至可以避免纠缠突然死亡，由此可得到获取最大纠缠的这种方法与弱测量参数和信道参数的关系。当信道温度参数p一定时，对于不同的初始态，共生纠缠均随着参数r的增大而减小；当信道参数r一定时，共生纠缠关于p?0.5对称，且对于不同的初始态，得到最大共生纠缠时的弱测量操作强度不同。通过对信道参数的分析，发现可以选择合适的信道参数和初始态来获得较大的纠缠。