量子开系统的涨落效应及非马尔科夫时间演化

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11374208
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    76.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2014.凝聚态物理新兴与交叉领域
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

It is an important problem in the studies of quantum information processing and quantum computing to take into account effects of quantum fluctuations and thermal fluctuations induced by the interaction between solid-state quantum systems and their environments. We use a system plus many-degree-of-freeedom environment model to find its physicical properties in a non-Markovian environment and also to give non-Markovian dynamical characters. The main content of our project is as follows,(1) we should develop a method based on unitrary transformation to explore open quantum systems; (2) by this method, we study interesting physical processes of solid state quantum systems: decoherence, dephasing, dissipation, entanglement and disentanglement, etc, and also give the effects of quantum and thermal fluctuations on those processes; (3) we try to find some accessible schemes and methods to control the interaction between quantum systems and their dissipative environments. The developed analytical method in this project is totally different from the traditonal approximate methods, such as rotating-wave approximation method, Bloch-Redfield method. It can correctly give the effects of quantum fluctuations on energy spectrum, and explore finite temperature non-Markovian dynamical characters in the short time evolution and long time limit. The developed method is able to extend to study quantum dynamics of more complex many-body quantum system, and also investigate various kinds of environments: quantum structureless and structural environment. It is significant for this project to study the properties of open quantum systems and understand the transient dynamics in current solid-state quantum experiments.
固态量子开系统与环境相互作用引起的量子涨落效应和热涨落效应是量子信息处理和量子计算研究中的重要问题。本课题以固态量子系统与多自由度环境相互作用的模型为研究对象,试图揭示在非马尔科夫环境中系统的物理性质和非马尔科夫动力学演化特征。本课题主要内容:(1)发展以幺正变换为基础的开放量子系统的理论方法;(2)采用该方法研究固态量子系统中的物理过程、量子涨落和热涨落效应(退相干、弛豫、耗散、纠缠等);(3)研究调控量子系统与耗散环境相互作用的机制与方法。本课题发展的解析方法与传统近似方法 (旋转波近似方法、Bloch-Redfield方法等)截然不同,既能正确地给出能谱的量子涨落效应,还能探究短时间和长时间的有限温度非马尔科夫动力学特征。该方法能推广研究复杂的多体量子系统,同时适用于研究无结构和有结构的环境。本课题对研究开放量子系统的物理性质和认识当前固态量子实验中短时动力学有重要意义。

结项摘要

固态量子开系统与环境相互作用引起的量子涨落效应和热涨落效应是量子信息处理和量子计算研究中的重要问题。本课题以固态量子系统与多自由度环境相互作用的模型为研究对象,揭示在耗散环境中系统的物理性质和非马尔科夫动力学演化特征。我们发展以幺正变换为基础的开放量子系统的理论方法和周期驱动的量子系统解析方法,为探索强耗散物理、偏执调制和外场操控研究提供研究手段;采用上述方法研究各量子系统(双量子比特耗散系统、自旋玻色子模型、双光子量子Rabi模型等)中的基态和激发态,驱动耗散系统稳态和光谱,量子动力学、量子涨落和热涨落效应(退相干、耗散、纠缠等物理性质);研究调控量子系统与耗散环境相互作用的机制与方法。我们利用了库工程思想,提出了针对耗散腔的量子调控方案,使得双量子比特之间的量子纠缠与信息有效保存;通过研究耗散环境中量子比特的芝诺效应,发现了环境的记忆会引起衰减率的时间振荡变化(传统的芝诺效应衰减率为常数)。本课题对研究开放量子系统的物理性质和认识当前固态量子实验中动力学有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of counter-rotating couplings of the Rabi model with frequency modulation
调频拉比模型反向旋转耦合的影响
  • DOI:
    10.1103/physreva.96.033802
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yan Yiying;Lü Zhiguo;Luo JunYan;Zheng Hang
  • 通讯作者:
    Zheng Hang
Protecting coherence by reservoir engineering: intense bath disturbance
通过油藏工程保护相干性:强烈的水浴扰动
  • DOI:
    10.1007/s11128-016-1327-7
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Quantum Information Processing
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Zhou, Zixian;Lu, Zhiguo;Zheng, Hang
  • 通讯作者:
    Zheng, Hang
Coupling strength, coupling-induced asymmetry and shifts in the absorption spectrum in semiconductor quantum dots
半导体量子点中的耦合强度、耦合引起的不对称性和吸收光谱的变化
  • DOI:
    10.1140/epjb/e2016-60795-1
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    European Physical Journal B
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Wang Qin;Lu Zhiguo;Zheng Hang
  • 通讯作者:
    Zheng Hang
Effects of counter-rotating-wave terms of the driving field on the spectrum of resonance fluorescence
驱动场的反向旋转波项对共振荧光光谱的影响
  • DOI:
    10.1103/physreva.88.053821
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yan, Yiying;Lu, Zhiguo;Zheng, Hang
  • 通讯作者:
    Zheng, Hang
Quantum Zeno and anti-Zeno effects in open quantum systems
开放量子系统中的量子芝诺和反芝诺效应
  • DOI:
    10.1103/physreva.96.032101
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhou, Zixian;Lu, Zhiguo;Goan, Hsi-Sheng
  • 通讯作者:
    Goan, Hsi-Sheng

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其他文献

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吕智国的其他基金

强驱动量子开系统动力学及其相干性调控
  • 批准号:
    11774226
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
声子诱导的固态量子系统退相干动力学
  • 批准号:
    10904091
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
一维电声子相互作用系统的角分辨光发射谱的理论研究
  • 批准号:
    10547126
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    2.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似国自然基金

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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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