量子光学信息技术中的量子芝诺效应及其应用开题报告

1. 研究目的与意义

量子系统，从原子系统到场模式和机械装置，是对很多物理属性和现象有用的精密探索。当当我们处理一个单个的量子系统时，必须考虑到我们用以提取有关该量子系统进化信息的测量值会产生随机结果，并且它们会导致一个测量值在系统上的反作用。对于一些问题，这种反作用可能是有利的，当它随机终止这个系统并且导致一种有着时间信号相关性的瞬态演化时；这些可能比稳定状态更强地依赖于预期的物理属性

但是对于太强或者太频繁的测量值，这种反作用可能完全主导整个演化。这就体现在一种得名于芝诺的阿罗悖论的量子芝诺效应中，由于频繁的观察，这种效应会阻止一个量子系统中的群体在离散状态间游离。这种效应最开始在离子阱实验中得以阐明，并且已经被用于解释关于很多其他系统的实验。

芝诺效应的直观解释已经引发了很多量子信息处理方面应用的提议，比如纠缠态保护，免消相干子空间中系统的保护，以及量子计算中的错误抑制。在很多这类研究中，测量值的反作用实际上没有被明确确定为关键元素，但是实验和计算已经很直观地表明芝诺效应是很多新点子和新提议的来源。

本论文主要介绍量子芝诺效应（QZE）及其意义。重点从物理和数学方面刻画一个封闭系统的QZE现象，并举例说明QZE在量子信息（如：量子门和量子态操控）的应用。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

弄清楚量子芝诺效应的定义以及意义，如何描述一个封闭系统的量子芝诺效应，举例证明量子芝诺效应在量子信息中的应用，如量子门、量子态操纵。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

1．研究论文，在论文内容基础上，增加研究背景，介绍其研究实用价值或理论构建的重要性。

2．结合论文需要，合理引入所需的物理和数学知识以及量子信息的基础知识点。

3．合理安排主次和重点，指出研究结论的应用前景和可能面临的实际问题。

4. 参考文献

[1]j. d. franson, b. c. jacobs, and t. b. pittman, "quantum computing using single photons and the zeno effect",physical review a (2004)70, 062302 ;

[2]alexander holm kiilerich* and klaus mlmer, "quantum zeno effect in parameter estimation",physical review a (2015)92, 032124

[3]孙权海1，潘国柱2，吴诗芬1，李凌峰1, "量子系统中纯态和混合态量子芝诺效应研究",淮北师范大学学报（自然科学版）, 2014,vol. 35 no. 3, 13.

5. 计划与进度安排

1、2022年2月22日-3月13日（第1周到第3周）：在指导老师帮助下，针对论文中主要研究内容，列出研究要点，逐次解决，每周汇报研究进展，及时与老师沟通,准备完成阶段性目标和任务。

2、2022年3月14日-4月18日（第5周到第9周）：在此期间完成以下工作：（1）推导相关计算；（2）掌握重点文献中主要结论及其理论分析过程；（3）掌握数值计算程序并能将现有结论可视化；（4）结合本论文研究内容，完成理论分析和数值计算。

3、2022年4月19日-5月29日（第10周到第14周）：完成主要研究内容的推导部分和计算部分，整理所有图表，并总结形成初稿，送交指导教师修改；修改后交学院同一打印。