量子相干性的度量及其在量子信息处理中的应用研究

项目名称： 量子相干性的度量及其在量子信息处理中的应用研究

项目编号： No.61505053

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 半导体科学、光学和光电子学

项目作者： 贺志

作者单位： 湖南文理学院

项目金额： 20万元

中文摘要： 量子相干性是量子信息处理中的核心资源，它是量子纠缠、量子失协等量子关联存在的前提条件. 另外，量子相干性也是解释许多自然现象其物理机制的一个新突破口(如量子相干性可能是光合作用系统中高能量转移率的根本原因). 然而，怎样去量化一个单体高维和多体量子系统中的相干性一直是量子信息处理中的一个难题. 本项目就怎样去量化一个量子系统中量子相干性以及相应量子相干性度量在量子信息处理中的应用，拟研究如下两个具体问题：(1) 利用基于几何距离方法-量子 Hellinger 距离的诸多优良性质来分别定义一个对单体和两体量子系统的量子相干性度量；(2) 进一步研究新定义的量子相干性度量在测度开放量子系统中其非马尔可夫性的应用. 通过本项目的研究，将为丰富量子相干性的度量方式以及探索它在量子信息处理中各种应用，不管是在理论还是实验研究上提供一些有价值的参考.

中文关键词： 量子信息处理；量子相干性；非马尔科夫性；；

英文摘要： Quantum coherence is a central resource in quantum information processing, which is the precondition of quantum correlations including quantum entanglement and quantum discord in a quantum state. In addition, quantum coherence is a new viewpoint in explaining the physical mechanism of lots of natural phenomenons ( i.e., quantum coherence is the fundamental reason in the superhigh-efficiency of energy transfer in the photosynthesis system ). However, how to quantify the quantum coherence in single high dimensional and multipartite quantum systems becomes a difficult problem in quantum information processing. In this project, for quantifying the quantum coherence in quantum systems and seeking its applications in quantum information processing we study the following two questions by means of geometric distance-quantum Hellinger distance approach: (1) defining a measure of quantum coherence for single and two quantum systems based on the useful properties of quantum Hellinger distance, respectively; (2) further studying the application of the new measure of quantum coherence in the non-Markovianity of open quantum systems. By this investigation,from theoretical and experimental point of view we will provide some valuable reference to enrich the measure of quantum coherence and explore its applications in quantum information processing.

英文关键词： quantum information processing;quantum coherence ;non-Markovianity