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自旋系统中的量子纠缠

贺明明  
【摘要】: 量子纠缠态的概念最早由爱因斯坦等人的理想实验首先提出。纠缠态的奇妙性质揭示了量子规律内在的非定域性。量子纠缠除了作为量子理论中重要的基本概念,近年来随着量子信息和量子计算领域的快速发展,它逐渐被当作一种重要的物理资源引起越来越多的关注。因而定量考察量子态之间的纠缠度成为一个有重要意义的工作。相互作用多体系统发生的量子相变与其基态结构有紧密联系。由于纠缠是量子非定域性或者整体性的体现,这种多体系统的全局关联与量子纠缠之间的关系成为近期理论研究的热点之一。在本文中,我们研究了具有海森伯交换相互作用的两个自旋之间的量子纠缠,从全量子理论的角度考察其在量子化外场作用下的量子相变,得到了纠缠度表示的相图。我们也研究了自旋为1的海森伯模型的两体纠缠度,综合考虑了线性和非线性耦合的影响,得到了热纠缠对温度的依赖关系,以及非均匀磁场的影响。对于存在各向异性情形的两体纠缠度计算得到了可与多体相变图象联系起来的非常醒目的相图。 近年来,由于在量子信息处理中的潜在应用价值,纳米尺度的分子磁体引起了越来越多的关注。对于由两个单分子磁体Mn4的二聚物-[Mn]2,已有研究表明组成它的两个单分子磁体之间存在不可忽略的反铁磁交换相互作用,使得其性质截然不同于单分子磁体,且更适用于量子信息过程。我们用Negativity作为纠缠度的度量,研究了[Mn4]2的基态纠缠和热纠缠。 在实际的量子系统中,环境的影响是不可避免的。环境可能导致系统纠缠度的减小直至消失。有一种纠缠的消失过程是在有限时间内发生的,纠缠度快速减小至0,这被称为“纠缠猝死”,引起了很大的关注。我们分别研究了环境对两个简单的两比特系统的影响,从整体的角度讨论了纠缠消失的问题。


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