利用量子态扩散方法，研究了在非马尔可夫环境下海森堡XXZ自旋模型中几何量子失协（GQD）的演化特性。分析了环境关**数γ、xy平面上的耦合常数Jxy、z方向上的耦合常数Jz、外加磁场B以及Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用对GQD动力学演化特性的影响。结果表明：γ越短，即环境的非马尔可夫效应越明显，越有利于有效提高系统的GQD；选取的初始态不同，Jxy和Jz对GQD起到的作用也不同；在非马尔可夫环境下，适当地增大B可提高GQD，而DM相互作用的引入会导致GQD衰减振荡。值得一提的是：可以从无纠缠初态系统有效地诱导出GQD。

由于构成一个开放量子系统周围环境的热库里总是同时含有玻色子和费米子，用混杂库而不是单一的玻色库或费米库来描述系统的热库是比较符合实际的。利用非马尔可夫量子态扩散方法，研究了同时耦合于非马尔可夫玻色库与费米库的海森伯XYZ自旋链模型的量子纠缠和量子稠密编码信道容量的动力学演化特性，并与单一非马尔可夫库中的情况进行比较。数值模拟结果显示，与单一非马尔可夫库相比，与一个混杂非马尔可夫库耦合的海森伯自旋链模型显示出更高的纠缠度、更优的量子稠密编码以及更长的弛豫时间。这说明在提高量子纠缠、优化量子稠密编码方面，混杂非马尔可夫库比单一非马尔可夫库更有优势。

本文采用Diosi、Gisin提出的非马尔科夫量子态扩散方法, 系统地研究了处于非马尔科夫环境中海森堡自旋链模型的几何量子失协。首先通过非马尔科夫量子态扩散主方程计算出系统的约化密度矩阵。然后将约化密度矩阵带入量子失协公式中, 从而实现了在数值上精确地模拟海森堡自旋链的几何量子失协。最后以最大纠缠态|ψAB〉=12|11〉+|00〉作为系统的初始态, 详细地讨论了系统中各种参数在海森堡自旋链几何量子失协中的作用。根据数值模拟结果显示: 环境关联系数γ、参数J、参数α和参数η能从不同的程度上影响量子系统几何量子失协动力学的演化过程。当环境关联系数γ较小时, 几何量子失协呈现出明显的上升趋势。表明非马尔科夫环境对系统的几何量子失协具有积极的作用。同时较大的参数J、参数α和参数η对系统的几何量子失协也有积极的作用。本文的研究对于增加系统的几何量子失协具有一定的作用和意义, 为实验研究者在实际中提高几何量子失协提供了理论依据。

利用量子态扩散方法研究了耦合到多模非马尔可夫玻色库的单个三能级原子的量子隐形传态保真度的动力学演化特性，并分析了不同参数对保真度的影响。结果表明，当三能级原子与强非马尔可夫环境耦合并且三能级原子初始状态处于激发态或亚稳态时，三能级原子量子隐形传态保真度拥有较长的弛豫时间及较好的鲁棒性。此外，利用外加磁场控制三能级原子的量子隐形传态，可以使得三能级原子拥有鲁棒性较好的保真度。

本文主要研究了在非马尔可夫环境下在时变磁场中具有各种参数的交互作用非常丰富的两个比特的海森堡XYZ模型的量子稠密编码的性质。通过量子态扩散方法Quantum State Diffusion Method(QSD)模拟了信道容量χ随时间的演化关系。经过数值模拟显示: 量子稠密编码对环境关联系数γ、耦合系数J和Jz以及余弦磁场的强度B都有依赖。当环境关联系数γ变小时也就是非马尔科夫特性增加时, 量子稠密编码的信道容量χ明显呈现上升趋势。在这里值得提出的是较小的耦合系数Jz、较大的耦合系数J、和较强的时变磁场强度B对于在本系统下进行有效的量子稠密编码是非常有用的, 其中在非马尔科夫情形下非常明显, 这对能够有效地进行信息传输非常的重要。

运用非微扰形式的非马尔科夫量子态扩散方法, 得到了强耦合到非马尔科夫费米库的海森堡 XXZ 自旋链的精确主方程, 并利用该主方程研究了环境非马尔科夫性、不同方向的耦合强度对海森堡自旋链量子相干的影响。研究结果表明: 环境非马尔科夫性会改变量子相干的恢复度以及弛豫时间, 不同方向自旋链的耦合强度也会影响量子相干强度。

应用非马尔可夫量子态扩散方法探究了环境记忆效应、Dzyaloshinskii-Moriya相互作用及磁场均匀程度对海森堡XXZ自旋链的量子纠缠的影响。研究发现：环境记忆效应取值越小，环境记忆时间越长，环境的非马尔可夫性越强，量子纠缠存活的时间越长。另外还发现可以通过调控Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和磁场的均匀程度来操控系统的量子纠缠，使系统保持较好的纠缠特性。

运用量子态扩散 (QSD) 理论研究了两比特海森堡 XXZ 自旋链模型与零温玻色库强耦合时量子隐形传态平均保真度的动力学演化特性, 分析和讨论了不同量子信道下环境噪声关联系数 γ、两比特间耦合常数 Jxy 和 Jz、Dzyaloshinskii-Moriya(DM) 相互作用以及外加磁场等参数对量子隐形传态的影响。研究结果表明: 非马尔科夫环境的记忆效应可以有效地提高平均保真度。当量子信道为最大纠缠态时, 增大耦合常数 Jxy、DM 相互作用或外加磁场可以获得最优平均保真度。然而改变量子信道时, 比特间耦合常数 Jxy 和 Jz 对平均保真度的影响恰恰相反, 说明比特间耦合常数对不同量子信道下平均保真度的影响不同。

利用运动原子和场相互作用模型,研究了当两原子处于纠缠态而光场处于真空态时,原子运动及耦合系数的线性变化对量子关联的影响。结果表明,对于单光子过程,随着场模结构参数的增大,量子关联增大;耦合系数的线性变化对量子关联有积极作用;对于双光子过程,与耦合系数为常数的情况相比,场模结构参数及耦合系数的线性变化对量子关联的积极影响作用更显著。

本文研究了单Tavis-Cummings模型中两个全同二能级原子与单模光腔发生相互作用时两个原子之间的各种量子关联演化特性,并讨论了该模型中稠密编码和隐形传态的实现。讨论初始态纯度、纠缠度、腔内光子数和腔与原子之间的耦合常数对量子纠缠、量子失协和几何量子失协动力学演化特性的影响并分析出实现稠密编码和量子隐形传态所需最佳参数。结果表明:初始态纯度r和初始纠缠度a对以上三种量子关联有积极作用;随着腔与原子之间的耦合常数g和腔内光子数n的增大,量子关联振荡频率加快,同时量子纠缠死亡时间缩短,而此时量子失协、几何量子失协则仍保持非零。这表明量子失协、几何量子失协相比纠缠更具有优越性。