مطالعه‏ی مشخصه‏های واهمدوسی و کنترل آن در سامانه‏های باز کوانتومی

در فصل اول پس از مرور اجمالی بر مفاهیم اولیه‏ی مکانیک کوانتومی، سامانه‏های باز کوانتومی به معرفی پدیده‏ی واهمدوسی کوانتومی می‏پردازیم. حالت‏های گربه‏ی شرودینگر همراه با ویژگی‏ها غیر کلاسیک را مطرح می‏کنیم و نشان می‏دهیم که در رژیم دماهای بالا در غیاب اتلاف هم واهمدوسی رخ می‏دهد که منجر به نابودی اثر‏های غیر کلاسیک و گذار به دنیای کلاسیک می‎شود. با استفاده از رهیافت فضای فاز، در ابتدا به محاسبه‏ی تابع توزیع ویگنر برای یک ذره‏ی آزاد در حالت گاوسی با یک بسته موج می‏پردازیم. سپس به کمک این تابع توزیع، به مطالعه‏ی حالت گربه‏ی شرودینگر در تعادل با حمام گرمایی می‏پردازیم. در فصل دوم برخی مفاهیم و روابط اساسی را که در مطالعه‏ی سامانه‏های باز کوانتومی به آن‏ها نیاز داریم، به اختصار توضیح می‏دهیم. از جمله‏ی این مفاهیم می‏توان به تداخل کوانتومی، سنجه‏های در‏هم‏تنیدگی اشاره کرد. پس از آن، به بررسی برخی ابزار‏های نظری مورد نیاز برای توصیف بر‏هم‏کنش اتم‏ها با میدان الکترومغناطیسی خواهیم پرداخت. از این رو رهیافت عملگر چگالی را معرفی می‏کنیم و در بحث‏های بعدی با استفاده از نتایج حاصل از حل معادله‏ی تحول عملگر چگالی به تحلیل دینامیک سامانه‏ِی مورد نظر می‏پردازیم. در فصل سوم، با در دست داشتن ابزار‏های لازم، به مطالعه‏ی اثرات واهمدوسی ( که به عنوان یک عامل تخریب کننده‏ی در‏هم‏تنیدگی تلقی می‏شود) ناشی از بر‏هم‏کنش کیوبیت‏ها با محیط‏های گوناگون می‏پردازیم. سپس با توجه به اثرات جمعی در سامانه‏های دو کیوبیتی نشان خواهیم داد، حمام مشترک در انتقال در‏هم‏تنیدگی میان جفت کیوبیت‏ها نقش اساسی را ایفا می‏کنند. به منظور تعیین در‏هم‏تنیدگی از سنجه‏ها‏ی نگاتیویته و تلاقی استفاده می‏کنیم. نهایتا به مطالعه‏ی ایجاد در‏هم‏تنیدگی پایااز طریق زنجیره‏ای از حمام‏های مشترک می‏پردازیم. سرانجام در فصل پایانی به مطالعه‏ِی ایجاد در‏هم‏تنیدگی میان دو کیوبیت در چارچوب معادله‏ی اصلی می‏پردازیم. به منظور تعیین در‏هم‏تنیدگی از سنجه‏ی نگاتیویته استفاده می‏کنیم. در بخش اول این فصل به مطالعه‏ی دینامیک کلی سامانه با استفاده از کلی‏ترین ماتریس چگالی در فضای هیلبرت، در حضور میدان خلاء الکترومغناطیسی و میدان مغناطیسی موضعی می‏پردازیم. پس از آن، حالت پایای سامانه را بدست می‏آوریم. نهایتا با استفاده از میدان مغناطیسی پالسی، در‏هم‏تنیدگی ایجاد شده میان دو کیوبیت را تقویت و کنترل می‏کنیم.