探析量子糾纏的可分性判據和量子退相干的研究

摘 要：隨著社會的不斷發展，我國的社會經濟及科學技術都有了很大的進步，社會信息化的進程最為明顯。同時，由于經濟需求的日益增長，促使我國在更多行業應用高新科技技術，以提高行業效率及效益。當今社會，各種高新科技技術不斷衍生和進步，對量子力學的研究也越來越成熟。本文就量子糾纏的可分性判據和量子退相干的研究進行分析，簡述了量子力學的背景和現狀，簡單描述在量子糾纏和量子退相干在量子力學研究中的作用和優點。

關鍵詞：量子力學；量子糾纏；量子退相干；研究分析

量子糾纏對于量子力學研究來說，是一項重要的研究成果。量子力學研究中對于量子糾纏有著許多的應用途徑，但是研究發現，量子退相干效應會使得量子糾纏的糾纏度下降。甚至會造成量子糾纏的產生的效應完全消失。所以對量子糾纏的課分性判據和量子退相干的研究對量子力學來說有著重要意義。

1 量子糾纏

（1）量子糾纏有可以叫做量子纏結，它是一種量子力學的現象，在其定義上，我們把它叫做復合系統，就是指擁有兩個以上研究對象的系統，這是一種特殊的量子態，這種量子態無法進行分解。量子糾纏是粒子在兩個或兩個以上的粒子構成的系統中粒子間相互作用力產生的一種奇特現象，有時粒子在特殊的條件小也可能會被分開。在量子力學研究中，我們發現兩個粒子在通過短暫的相互連接之后，如果單獨改變其中一個粒子，另外一個粒子的性質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，我們把這種關系定義為量子糾纏。（2）量子糾纏在生活中的運用，量子糾纏作為一種量子力學現象在量子信息的運用方面起著直觀重要的作用。量子隱形傳態：隱形傳態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在其他的地方將其還原出來。在物理學的案例中，復制一個物體就是將這個物體所有物理特征進行復制，只要可以準確的測量它的物理特征，就能夠將這些物理特征完全復制出來。但是在量子的研究中，由電子，質子等一系列微觀粒子所組成的量子系統，只有量子態才能代表一個確定量子個體的所有特性，要準確測量一個量子的量子態是不可能的。祖瑞克的不可克隆定理中指出量子態不可能被準確復制，所以完全的量子方法無法對一個量子態隱形傳態。從量子隱形傳態理論這一概念被提出之后，許多科學家開始對量子隱形傳態進行了更加深入的研究，后來更多的隱形傳態方案被提出，直到1997年奧地利的研究組首次實現了單光子偏振態的隱形傳態。量子密碼術：量子密碼是量子力學研究中最有可能實現的一種技術，美國科學家將量子加密定義為改變人類未來的新型技術。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。量子密碼這一技術的實現，加強了密鑰傳送的安全性。量子計算機：量子計算既就是指一種可以計算量子的一種計算工具。量子計算有很多優點，這些優點大多是利用量子相干性實現的，如果失去量子相干性那么量子計算的優點也將隨之失去。（3）量子糾纏的可分性判據中不確定關系的不確定性原理，海森堡是第一個出量子力學的新定律，這代表著實驗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驗設計的十分巧妙，以此來保證測量的精確度，但是這一點在量子的研究實驗中，我們是無法做到的。我們無法完全消除測量實驗中產生干擾因素，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年德國物理學家漢斯.澤賀提出的，后來這一概念成為了眾多科學家研究的熱門理論。在量子力學實驗中，開放量子系統的量子相干性會因為與外界環境相互作用所發生量子糾纏而伴隨著時間的流逝而漸漸消失，這一現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學上體現為密度矩陣的非對角，如果量子體系中產生了退相干，那么，密度矩陣的非對角一項迅速為0。所以，在退相干的時間把握上我們需要通過用子系統的線性干擾來進行對比。

3 結語

從上述描述可以看出來，對量子糾纏的可分性判據和量子退相干的研究在我國的量子力學研究中發揮著不可忽視的作用，這也在意味著國家和社會應該對科學技術提供大力的支持，從而進一步的提升我國科學技術研究水平，也是為相關企業提高經濟效益，實現一種社會和企業共同發展的局面，而對于量子糾纏的可分性判據和量子退相干的研究還在進一步的研發當中，相信過不了多久，量子糾纏的可分性判據和量子退相干的研究會得出更多的理論，為我國建設全面化的科學研究打下堅固的基礎，同時也提高社會的整體科學水平，為中國的科學技術研究提供可持續發展的趨勢。

參考文獻：

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基金項目：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，一般項目