探究经典 Ornstein-Uhlenbeck 噪声下的多体纠缠、相干性与量子信息保持

我们研究了与不同经典环境耦合的四个非相互作用量子比特系统中的纠缠、相干性和信息保护问题，这些环境包括：由 Ornstein-Uhlenbeck (ORU) 噪声描述的公共环境、二分环境、三分环境和独立环境。我们利用含时纠缠见证、纯度和 Shannon 熵证明了，四量子比特态保持的量子信息更多地依赖于相干性而非纠缠。我们发现这两种量子现象直接相关，并且在存在 ORU 噪声的环境中极易受损，导致相当大量的纯指数衰减。当前的 Markov 动力学映射以及环境波动特性的抑制被观察到完全归因于噪声的高斯性质。此外，观察到环境数量的增加会加速衰减量。与其他噪声不同，当前噪声参数的灵活范围易于利用，可确保足够长的保持记忆特性。四量子比特 GHZ 态除了具有巨大的信息存储潜力外，在公共环境中还能无限期地保持部分纠缠和相干。因此，与二分和三分量子系统相比，它似乎是用于功能量子计算的更有前景的资源。此外，我们推导了每种系统-环境相互作用的计算值，这将有助于量子从业者优化相关类型的经典环境。