退相干现象,是与环境有相互作用的量子系统的基本性质之一,也是近年来国内外物理界所致力于研究的重要课题之一。对于该现象的机制的了解,在诸多领域中具有重要意义,包括从量子力学基础到涉及量子调控的众多领域。本项目旨在研究与环境有较弱(未必极弱)耦合的量子系统的退相干行为。我们计划研究拥有有限维Hibert空间的系统与较大环境的相互作用,并将采用解析分析与数值计算相结合的方法来实施本项目。主要的解析手段为,利用系统的约化密度矩阵与环境的所谓Peres保真度(也称Loschmidt echo)之间的关系,来研究系统的退相干性质。在研究过程中,我们将利用我们在前几年所积累起来的、关于Peres保真度的丰富知识。其他解析手段包括半经典方法、微扰论、无规矩阵理论等。我们将着重研究系统的指针态存在的可能性,以及在存在的情况下其主要性质。
decoherence;preferred pointer state;intermediate coupling strength;environment;energy eigenstates
退相干现象,是与环境有相互作用的量子系统的基本性质之一,也是近年来国内外物理界所致力于研究的重要课题之一。对该现象机制的了解,在诸多领域中具有重要意义,例如量子力学基础、以及量子调控。本项目研究了系统—环境耦合从极弱到很强,尤其是在中等强度耦合下,退相干所致系统指针态的出现、及其性质,并取得如下成果。(1)为指针态给出了一个不仅适用于极弱或强耦合情况、且适用于中等强度耦合情况的操作性定义。(2)确定了在中等强度耦合下有可能出现指针态的一个简单模型,并在此模型中数值地证实了指针态的存在。(3)发展了一套可以在指针态存在的情况下、对各种耦合强度都适用的、寻找近似指针态的解析方法,并在上述模型中证实其预言与数值结果一致。对于混沌环境,在一定条件下,系统指针态或者不存在、或者存在且为(或近似为)其能量本征态。(4)将指针态概念推广到子空间情况,研究了它与测量仪器的确定性性质的关系。(5)研究了指针态与热化表象的关系,推导了小量子系统在弱但非极弱耦合下的统计表示式。(6)对动力学退耦方案行为良好的情况,证明了扰动的一阶效应可以忽略。