自旋链系统中的量子关联研究

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作为量子信息与量子计算的重要资源,量子纠缠已经激发起各物理领域学者的研究兴趣。然而随着研究的深入,人们发现即便没有纠缠(如分离态),仍存在可以实现某种超越经典量子计算加速任务的量子关联。这意味着,纠缠并不是唯一可利用的量子关联。为了表征量子态中总的量子关联,Ollivier等人提出了量子失协的概念。量子失协可量化分离态中的量子关联。接着,几何量子失协,MID等量子关联度量方法也相继被提出。研究表明量子失协、MID是比纠缠更为一般的量子资源。由于纠缠和比纠缠更为一般的量子关联都是重要的量子资源,故对它们进行多方面的理论分析具有重要意义。在此背景下,本文就自旋链系统中量子关联问题展开了研究,主要内容有:  1、分析了分别与各自处在横场中的Ising链相耦合的两qubit系统,发现:在量子临界环境,量子失协比量子纠缠的动力学演化行为更复杂,会出现周期性恒稳不变现象,这个稳定值维持的时间长短受自旋链粒子数和初始参数的双重影响,且只有在粒子数和初始参数选取合适时,才会较长时间处于恒稳状态。  2、研究了与各自自旋链环境相互耦合的qubit-qutrit动力学演化行为,讨论了各参数对系统动力学演化的影响。发现:很弱的外界磁场条件下,当负DM作用强度的绝对值与各向异性参数近似相等时,量子关联的延时作用表现得最为显著。正的DM作用强度对系统时间演化起抑制作用。当外界磁场很强时,negativity和几何量子失协都会以振荡的高斯包络形式衰减,且对DM作用表现得非常敏感。此外,初始参数p的不同,会导致negativity和几何量子失协的大小关系也不同,negativity并不是总大于几何量子失协,且p会导致几何量子失协发生突变现象,negativity则不会。在分离态时,几何量子失协和纠缠都不复存在,但MID仍可观测到,体现出其独特的性质。  3、探究了qubit-qutrit海森堡系统中热关联的性质。在低温弱磁条件下,纠缠比几何量子失协量值大,纠缠突然消失的临界温度与DM相互作用强度有关。高温时,几何量子失协比纠缠更容易存活。但高温、强磁、顺磁、较大强度的DM作用等条件都不利于量子关联的存在。同时,我们还发现,在低温弱反铁磁链,当单晶体各向异性参数P与DM作用强度D满足关系P=-2D时,不等式2gD>N更容易违背。
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