量子失协(quantum discord)量化了量子系统之间的所有非经典关联, 在量子信息处理中起着重要的作用, 但其在噪声环境下会受到较大的影响。Pauli噪声是模拟环境噪声最基本的噪声信道。本文研究了三种常用记忆泡利信道(相位阻尼、比特翻转、退极化信道)下记忆参数ν对Werner态量子失协的影响。结果表明, 对于无记忆(ν=0)的三种泡利信道, 量子失协的优势随着噪声参数p的增大逐渐消失。在记忆泡利信道(ν>0)下, 量子失协随记忆参数ν的增大而增大。特别地, 当记忆参数ν=1时, 无论噪声参数p如何变化, 量子失协都达到其最大值。这将有助于Werner态在量子任务中抵抗环境的退相干作用。

本文基于一个两量子比特开放系统, 详细分析了改进的量子存储辅助的熵不确定关系、量子失协和密集编码容量在级联环境中的动力学行为。结果表明: 在弱、强两种耦合体系下, 熵不确定度及其下界完全紧致, 且熵不确定度与密集编码容量呈现反关联关系; 量子比特与腔之间的耦合强度 对熵不确定关系的演化、量子失协的“复苏”、量子密集编码过程的有效性等有着重要影响。此外, 我们进一步考察了过滤操作对熵不确定关系、量子失协和密集编码容量的调制作用, 获得一些有意义的结果。

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。

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。

本文研究了一个双量子比特系统中的量子纠缠和量子失协的动力学问题,在我们的模型中仅一个量子比特与级联环境相互作用。其中,级联环境由两层环境所组成,第一层环境为单个损失腔c0,而第二层环境是由存在耦合的N个损失腔所充当。结果表明:随着N和两层环境间耦合系数κ的增大,量子关联可得到有效提高。同时,量子比特与腔c0间的耦合系数Ω0,第二层环境的腔衰减率Γ和近邻腔模间的耦合系数Ω对量子关联也有着重要影响。另外,我们发现,量子失协和量子纠缠有类似的演化行为,但量子失协总小于或等于纠缠且比纠缠衰减地更快。

研究了任意两量子位原子与二项式光场相互作用系统中两原子间的量子关联, 讨论了特定的三种原子初态下的不同参数的二项式光场对几何量子失协随时间演化的影响。结果表明:二项式光场的光子数M和概率σ对几何量子失协演化曲线有明显的影响。不同原子初态下, 几何量子失协演化曲线的振幅、相位和周期性表现出不同的特点。

基于Dakic提出的几何量子失协度量方法,研究了 双Jaynes-Cummings(J-C)模型的几何量子失协。分析了初始态纯度、纠缠度、腔与原子间的 耦合常数及腔内光子数等对几何量子失协随时间演化特性的影响。结果表明:通过提高纯度、 初始纠缠度的值可以增大几何量子失协;非零光子数导致几何量子失协振荡衰减;通过调整腔与原子间的耦合常数可以改变振荡频率。

为了体现超级量子失协比普通量子失协的优越性,计算并对比分析了 含Dzyaloshinski-Moriya相互作用的Heisenberg XYZ模型处于热平衡下的超级量子失协和普通量子失协。研究结果表明:超级量子失协总是 大于普通量子失协,而且Dzyaloshinski-Moriya相互作用对超级量子失协起着积极作用;温度 对超级量子失协的影响比普通量子失协小得多;以弱测量替换普通量子测量可以提高量子态的稳定性。

利用单Jaynes-Cummings (J-C) 二能级原子和孤立原子构成的模型,研 究了该模型中的各种量子关联。基于Dakic等提出的几何量子失协的度量方法,采用数值计算方法分析了系统中两原子间几何量子 失协的演化,同时给出了量子纠缠和量子失协的演化。研究结果表明:通过提高两原子间初始纠 缠度及处于W态时的纯度可以提高系统的量子关联。耦合常数和光子数在量子关联演化过程中扮演了重要角色。

研究原子与耦合腔相互作用系统,考虑每个腔囚禁一个二能级原子,原子与腔场发生共振相互作用,腔场也相互耦合的情况;采用量子失协几何度量方法—几何量子失协,来度量两个子系统间的量子失协.利用数值计算方法给出了量子失协的演化曲线,讨论了腔场间耦合系数变化对量子失协的影响.研究结果表明：随腔场间耦合系数增大,两原子间量子失协增大,而原子与腔场间或两腔场间的量子失协却减小.