开放系统量子相干和量子纠缠的演化与保护

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11105097
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    张福林
  • 依托单位：
    天津大学
  • 学科分类：
    A2502.量子物理与量子信息
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

量子系统的相干性质是区别于经典系统的最重要特征，也是量子信息科学的基础。量子纠缠是相干性在复合系统中的体现，是量子理论与经典理论最为冲突之处，也是量子信息的重要资源。真实系统总会与环境作用，必然会导致退相干和退纠缠，克服环境对系统的影响是实现量子信息的关键问题。本项目以探索退相干过程中量子系统的演化规律，并研究克服退相干方案为主线；涉及量子纠缠、非定域性、量子关联、动力学退耦合方案和Dirac方程的量子光学模拟等概念。从尝试理解自然界非定域关联本质的EPR2分解，到量子纠缠、量子关联在开放系统中的演化规律和在量子信息中的应用，再到克服退相干实验方案的设计。这一系列问题的研究，将使我们对量子理论有更深的认识，并为量子系统的应用增加坚实的理论基础。

结项摘要

量子关联是量子理论和量子信息的核心问题之一，本项目主要研究各类量子关联的刻画、受环境的影响和在量子信息过程中的地位等。主要成果如下：基于全空间和子空间中的最大纠缠态，本项目提出了2-qutrit纯态的一种可能的分解形式。在n-qurit系统，沿用连续化方案，我们得到了两类GHZ型纠缠态和maximal slice态中的不可约多体关联。这些结果揭示了高维系统中有着比qubit体系更为复杂的关联性质。本项目研究了2-qubit和3-qubit系统的纠缠鲁棒性问题。通过推广纠缠演化方程，我们得到了在局域退极化噪声下2-qubit系统的最稳定和最脆弱的纠缠态。近期延长退相干时间的实验进展启发我们考虑量子纠缠在无穷小噪声下的行为和性质，此时纠缠的一阶响应可以作为纠缠鲁棒性的度量。在局部退极化噪声下，我们得到了3-qubit纯态中两体纠缠的线性响应与初态五个纠缠不变量之间的解析关系。我们还发现了一类整体噪声，在其影响下三体纠缠线性响应的下界可以解析地表示为初态的两体和三体纠缠。这些解析结果揭示了，两体和三体纠缠是相互促进对方在环境中的衰减的。本项目研究了各类量子关联在利用辅助系统对量子态做区分的量子信息过程中的作用和地位。通过构造一个比现有结果更为普遍的联合幺正变换，我们证明了辅助系统和待测系统之间的纠缠是完全不必要的。不仅限于两态问题，我们还考虑了三个态的内积为实数的情况，并得到了相同的结论。这些结果表明在区分非正交态的问题中，是量子discord(dissonance) 在起着关键性的作用。本项目还考虑了相继区分态的过程，并发现待测系统与辅助粒子之间的量子纠缠不仅是不必要的，还是下一个测量者区分态的障碍。而左右discord分别与第一个和第二个观测者获取的信息正相关。本项目的结果发表为13篇论文，均被SCI收录。本项目的成员之一被破格晋升为副教授，两名研究生基于在本项目中的研究工作获得了硕士学位。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Speed of disentanglement in multiqubit systems under a depolarizing channel
去极化通道下多量子位系统的解缠速度
  • DOI：
    10.1016/j.aop.2013.03.003
  • 发表时间：
    2011-04
  • 期刊：
    Annals of Physics
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Fu-Lin Zhang;Yue Jiang;Mai-Lin Liang
  • 通讯作者：
    Mai-Lin Liang
Requirement of dissonance in assisted optimal state discrimination.
辅助最优状态辨别中的不和谐要求
  • DOI：
    10.1038/srep02134
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Zhang, Fu-Lin;Chen, Jing-Ling;Kwek, L. C.;Vedral, Vlatko
  • 通讯作者：
    Vedral, Vlatko
Relation between heat kernel method and scattering spectral method
热核法与散射谱法的关系
  • DOI：
    10.1140/epjc/s10052-012-2021-2
  • 发表时间：
    2012-05
  • 期刊：
    European Physical Journal C
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Pang, Hai;Dai, Wu-Sheng;Xie, Mi
  • 通讯作者：
    Xie, Mi
span style=font-size:12.000000pt;font-family:#39;Times#39;;font-weight:700;Sequential state discrimination and requirement of quantum dissonance/span
顺序态判别和量子失调的要求
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Physical Review A
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Chao-Qian Pang;Fu-Lin Zhang;Li-Fang Xu;Mai-Lin Liang;Jing-Ling Chen
  • 通讯作者：
    Jing-Ling Chen
Alternative Decomposition of Two-Qutrit Pure States and Its Relation with Entanglement Invariants
二元纯态的交替分解及其与纠缠不变量的关系
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    International Journal of Quantum Information
  • 影响因子：
    1.2
  • 作者：
    Rui-Juan Gu;Fu-Lin Zhang;Shao-Ming Fei;Jing-Ling Chen
  • 通讯作者：
    Jing-Ling Chen

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两量子比特系统定域隐态模型研究综述
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  • 作者：
    张媛媛;张宵玉;任昌亮;张福林
  • 通讯作者：
    张福林
运动控制技术在根系监测系统中的应用
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    东北林业大学学报
  • 影响因子：
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  • 作者：
    宋文龙;孙传辉;张福林
  • 通讯作者：
    张福林

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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