Schwarzschild黑洞背景下的量子关联与多体量子纠缠研究
本文主要研究了Schwarzschild黑洞背景下狄拉克场系统的量子关联与多体量子纠缠随霍金辐射的变化特征。此外，还提出了一种在非马尔科夫环境下，基于量子弱测量的量子关联保护方案。本论文首先总结了前人对于量子纠缠及量子关联的度量方法，包括共生纠缠(Concurrence)、生成纠缠(Entanglement offonnation)、π-tangle、量子失谐(Quantum discord，QD)等等。在此基础之上，主要做了以下研究成果: 1、在Schwarzschild黑洞背景下，本文研究了霍金效应如何影响Dirac粒子系统的量子关联和Bell非定域性。由于霍金效应产生的热场，物理上可获取系统的量子关联随着霍金温度的升高而单调减少，又因为泡利不相容原理导致Dirac系统不能够完全被激发，所以量子关联在霍金温度趋于无穷大的时候并不能减少为零。接着，本文分析了量子关联的再分配，发现在黑洞趋于完全蒸发的时候，物理上可获取和不可获取的量子关联趋于相等。对于Bell非定域性，我们发现，物理上不可获取的量子态始终不存在非定域性，而可获取的量子态的非定域性也有一个临界的条件。 2、在Schwarzschild时空中，本文利用π-tangle研究了霍金辐射如何影响Dirac粒子系统的多体量子纠缠行为。结果显示所有的1-tangle都是随着霍金温度的提高而增加，并且Coffman-Kundu-Wootters(CKW)单婚性不等式是始终成立的。同时，还发现霍金辐射并不能破坏量子态的纠缠结构。此外，我们分析了可获取的量子纠缠与互信息减少的原因是由于它们被分配到了物理上不可获取的区域。最后，我们还得到具有相同量子状态的子系统所处的纠缠地位，与其观测者所处的位置密切相关。在此之上，证明了一个有趣的猜想:对于一个N粒子系统，如果其中一个子系统处在黑洞背景下且其余的子系统在渐进平直区域，那么在黑洞近似完全蒸发的时候，物理上可获取的互信息将减至初始状态的(N-1)/N. 3、本文研究了独立非马尔科夫环境下，Werner态的量子纠缠和量子关联的动力学行为，发现与concurrence相比，QD揭示了更多的量子关联特性。此外，我们利用量子弱测量可以概率性翻转的特性，提出了一个抑制此非马尔科夫环境消相干的方案。值得注意的是，对于此优化的方案，弱测量的强度越大，消相干抑制的效果则越好，但是相应地会引起成功概率的减弱。
Schwarzschild黑洞;狄拉克场;量子关联;多体量子纠缠;量子弱测量
安徽大学
硕士
光学
叶柳
2015
中文
P145.8;O431.2
52
2015-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）