热场浴中非马尔可夫量子比特动力学：弛豫、退相干与纠缠
量子物理
2009-11-10 v1
摘要
我们研究了一个由二能级原子与初始处于有限温度的电磁场(EMF)相互作用构成的量子比特的非马尔可夫动力学。与大多数先前假定浴固定的研究不同，我们研究量子比特-EMF 组合系统的相干演化，从而以自洽的方式允许浴对量子比特以及量子比特对浴的反馈作用。通过这种方式，我们可以看到系统与环境之间量子关联与纠缠的发展，以及它如何影响系统的退相干与弛豫。我们发现量子比特约化密度矩阵在指针基下的对角和非对角矩阵元均呈现非指数衰减。从对角元我们看到量子比特弛豫到与浴的热平衡。从非对角元我们看到退相干率以通常预测的热速率开始，但随着量子比特与浴纠缠而变为零温度退相干率。这两个速率相当，正如之前在零温度情形中所显示的[C. Anastopoulos and B. L. Hu, Phys. Rev. A {\bf 62} (2000) 033821]。关于在此类共振耦合下量子比特与 EMF 的纠缠，我们针对量子比特约化密度矩阵计算了保真度与冯·诺依曼熵，后者是密度矩阵纯度的度量。与马尔可夫结果相比，当前更精确的非马尔可夫计算预测保真度与纯度的损失更低。一般而言，考虑到量子比特与其环境之间的量子关联，非马尔可夫过程倾向于减缓系统趋向平衡的驱动，延长退相干并更好地保持系统的保真度与纯度。
引用
@article{arxiv.quant-ph/0408084,
title = {Non-Markovian qubit dynamics in a thermal field bath: Relaxation, decoherence and entanglement},
author = {S. Shresta and C. Anastopoulos and A. Dragulescu and B. L. Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:quant-ph/0408084},
year = {2009}
}