田 晶, 唐 宁, 曾浩生



非马可夫环境中的量子逻辑操作

田 晶, 唐 宁, 曾浩生*

(湖南师范大学 物理系, 教育部低维量子结构与调控重点实验室, 湖南 长沙, 410081)

研究了非马可夫环境中单量子比特逻辑门的性质, 发现量子过程的非马可夫性有助于抑制环境产生的错误, 更好地保护逻辑门的质量. 同时也发现, 当噪声逻辑门的操作时间略小于理想逻辑门所规定的时间时, 逻辑操作的质量更好.

单量子比特逻辑门; 非马尔可夫度; 平均保真度; 最佳操作时间

近年来人们对开放量子系统非马可夫动力学的研究产生了浓厚的兴趣, 许多有趣的性质, 如在非马可夫环境下量子关联的非单调减小[1—2]、量子关联拍[3]、纠缠囚禁[4]、量子不可热化现象[5]等, 不断被认识. 而且人们还发现, 非马可性可作为一种有效的资源在量子信息处理中有着重要的应用, 如非马可性有助于提高量子计量学[6]、量子密钥分布[7]和量子隐性传态[8]的精度, 提高量子通道的容量[9]和量子信息传输的质量[10]. 本文的主要目的是研究非马可夫环境对量子逻辑门的影响, 进一步展示非马可夫性在量子信息处理中的积极作用. 将以受驱的二能级原子在非马可夫环境中所构造的单量子比特逻辑操作为例进行研究.

1 动力学模型

单量子比特逻辑门是最简单的量子逻辑门, 是实现普适量子计算所必需的. 模拟单量子比特逻辑门的最简单的模型是采用一束频率为L的经典驱动光场与一个……