探析量子糾纏的可分性判據(jù)和量子退相干的研究

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，我國的社會經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)都有了很大的進(jìn)步，社會信息化的進(jìn)程最為明顯。同時(shí)，由于經(jīng)濟(jì)需求的日益增長，促使我國在更多行業(yè)應(yīng)用高新科技技術(shù)，以提高行業(yè)效率及效益。當(dāng)今社會，各種高新科技技術(shù)不斷衍生和進(jìn)步，對量子力學(xué)的研究也越來越成熟。本文就量子糾纏的可分性判據(jù)和量子退相干的研究進(jìn)行分析，簡述了量子力學(xué)的背景和現(xiàn)狀，簡單描述在量子糾纏和量子退相干在量子力學(xué)研究中的作用和優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；量子糾纏；量子退相干；研究分析

量子糾纏對于量子力學(xué)研究來說，是一項(xiàng)重要的研究成果。量子力學(xué)研究中對于量子糾纏有著許多的應(yīng)用途徑，但是研究發(fā)現(xiàn)，量子退相干效應(yīng)會使得量子糾纏的糾纏度下降。甚至?xí)斐闪孔蛹m纏的產(chǎn)生的效應(yīng)完全消失。所以對量子糾纏的課分性判據(jù)和量子退相干的研究對量子力學(xué)來說有著重要意義。

1 量子糾纏

（1）量子糾纏有可以叫做量子纏結(jié)，它是一種量子力學(xué)的現(xiàn)象，在其定義上，我們把它叫做復(fù)合系統(tǒng)，就是指擁有兩個以上研究對象的系統(tǒng)，這是一種特殊的量子態(tài)，這種量子態(tài)無法進(jìn)行分解。量子糾纏是粒子在兩個或兩個以上的粒子構(gòu)成的系統(tǒng)中粒子間相互作用力產(chǎn)生的一種奇特現(xiàn)象，有時(shí)粒子在特殊的條件小也可能會被分開。在量子力學(xué)研究中，我們發(fā)現(xiàn)兩個粒子在通過短暫的相互連接之后，如果單獨(dú)改變其中一個粒子，另外一個粒子的性質(zhì)也會受到一定程度影響，就算兩個粒子之間有一定的距離也會對其相互影響，我們把這種關(guān)系定義為量子糾纏。（2）量子糾纏在生活中的運(yùn)用，量子糾纏作為一種量子力學(xué)現(xiàn)象在量子信息的運(yùn)用方面起著直觀重要的作用。量子隱形傳態(tài)：隱形傳態(tài)簡單來說就是指把某個地方的其中一個粒子的未知量子態(tài)在其他的地方將其還原出來。在物理學(xué)的案例中，復(fù)制一個物體就是將這個物體所有物理特征進(jìn)行復(fù)制，只要可以準(zhǔn)確的測量它的物理特征，就能夠?qū)⑦@些物理特征完全復(fù)制出來。但是在量子的研究中，由電子，質(zhì)子等一系列微觀粒子所組成的量子系統(tǒng)，只有量子態(tài)才能代表一個確定量子個體的所有特性，要準(zhǔn)確測量一個量子的量子態(tài)是不可能的。祖瑞克的不可克隆定理中指出量子態(tài)不可能被準(zhǔn)確復(fù)制，所以完全的量子方法無法對一個量子態(tài)隱形傳態(tài)。從量子隱形傳態(tài)理論這一概念被提出之后，許多科學(xué)家開始對量子隱形傳態(tài)進(jìn)行了更加深入的研究，后來更多的隱形傳態(tài)方案被提出，直到1997年奧地利的研究組首次實(shí)現(xiàn)了單光子偏振態(tài)的隱形傳態(tài)。量子密碼術(shù)：量子密碼是量子力學(xué)研究中最有可能實(shí)現(xiàn)的一種技術(shù)，美國科學(xué)家將量子加密定義為改變?nèi)祟愇磥淼男滦图夹g(shù)。量子密碼是對稱密碼體系中的量子信息的密鑰傳送的一種方式。量子密碼這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)了密鑰傳送的安全性。量子計(jì)算機(jī)：量子計(jì)算既就是指一種可以計(jì)算量子的一種計(jì)算工具。量子計(jì)算有很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)大多是利用量子相干性實(shí)現(xiàn)的，如果失去量子相干性那么量子計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)也將隨之失去。（3）量子糾纏的可分性判據(jù)中不確定關(guān)系的不確定性原理，海森堡是第一個出量子力學(xué)的新定律，這代表著實(shí)驗(yàn)測量精確度的原則性。在我們的日常生活中，我們可以把測量的步驟實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的十分巧妙，以此來保證測量的精確度，但是這一點(diǎn)在量子的研究實(shí)驗(yàn)中，我們是無法做到的。我們無法完全消除測量實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生干擾因素，對于微觀世界來說，這樣的干擾因素是無法消除的，也是我們無法忽視的，這是海森堡不確定原理提出的原理。

2 量子糾纏與量子退相干的理論

（1）量子退相干的概念最開始是在1970年德國物理學(xué)家漢斯.澤賀提出的，后來這一概念成為了眾多科學(xué)家研究的熱門理論。在量子力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，開放量子系統(tǒng)的量子相干性會因?yàn)榕c外界環(huán)境相互作用所發(fā)生量子糾纏而伴隨著時(shí)間的流逝而漸漸消失，這一現(xiàn)象被稱作量子退相干（Quantum decoherence）也稱作量子去相干。（2）理論模型，Tavis.Cummings模型是由兩個原子與光的相互作用若產(chǎn)生的一個模型，在這個模型中我們用到的是兩個二能級的原子與單模光場的模型。假設(shè)原子間的間隔小于光場的波長，原子間正極與正極之間的作用不可忽視，系統(tǒng)哈密頓可以寫為如下圖所示的公式其中（h=1）：

H=ωɑ+ɑ+12∑2i=1ωiσzi+∑2i=1gi（ɑi+σ-1+ɑiσ+i）+Ω∑2i=j=1σi-σj+，

量子體系的具有相干性在數(shù)學(xué)上體現(xiàn)為密度矩陣的非對角，如果量子體系中產(chǎn)生了退相干，那么，密度矩陣的非對角一項(xiàng)迅速為0。所以，在退相干的時(shí)間把握上我們需要通過用子系統(tǒng)的線性干擾來進(jìn)行對比。

3 結(jié)語

從上述描述可以看出來，對量子糾纏的可分性判據(jù)和量子退相干的研究在我國的量子力學(xué)研究中發(fā)揮著不可忽視的作用，這也在意味著國家和社會應(yīng)該對科學(xué)技術(shù)提供大力的支持，從而進(jìn)一步的提升我國科學(xué)技術(shù)研究水平，也是為相關(guān)企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)一種社會和企業(yè)共同發(fā)展的局面，而對于量子糾纏的可分性判據(jù)和量子退相干的研究還在進(jìn)一步的研發(fā)當(dāng)中，相信過不了多久，量子糾纏的可分性判據(jù)和量子退相干的研究會得出更多的理論，為我國建設(shè)全面化的科學(xué)研究打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)，同時(shí)也提高社會的整體科學(xué)水平，為中國的科學(xué)技術(shù)研究提供可持續(xù)發(fā)展的趨勢。

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基金項(xiàng)目：基于量子弱測量和反弱測量理論的量子退想干控制研究（基金號：2018B02）胡平輝，一般項(xiàng)目