宇宙弦时空中静态二能级原子的纠缠动力学

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按照爱因斯坦的广义相对论,物质使时空弯曲。而时空的弯曲会导致真空中场的量子涨落展现与平直时空真空中不同的性质,从而影响弯曲时空中与真空涨落量子场耦合的原子间的纠缠动力学行为。宇宙弦是宇宙在演化过程中形成的时空拓扑缺陷。宇宙弦时空是一类简单的弯曲时空,它可以被看作是一种带有平面亏损角的平直时空。最简单的宇宙弦是无限细的静态直宇宙弦。本文利用开放量子系统理论研究了宇宙弦时空中与真空无质量标量场耦合的静态的两原子间的纠缠动力学。我们考虑了两原子系统三种不同的放置情况,即两原子间的间距L与宇宙弦平行的情况、两原子间的间距L与宇宙弦垂直的情况和两原子系统对称放置于宇宙弦两边的情况,并着重讨论了宇宙弦的存在是如何影响两原子间纠缠的衰减和纠缠的产生。我们发现原子间纠缠的衰减和纠缠的产生关键性地取决于原子与弦的距离r,原子间的间距L和表征宇宙弦时空非平凡拓扑的参数v。当两原子初态为最大纠缠态且两原子平行或者对称放置于宇宙弦时空中时,纠缠度总是单调衰减。然而,当两原子系统垂直于宇宙弦放置时,被破坏的纠缠还可以复活,这种情况在Minkowski时空中不会发生。当两原子对称放置于宇宙弦两边且初态为反对称纠缠态时,随着v的增加纠缠寿命明显延长。对于初态为可分离态的两原子系统,当两个原子之间的距离大于原子的跃迁波长时,在Minkowski时空中原子间不会产生纠缠,但是在宇宙弦时空中,当两原子被放置在合适的位置且v足够大时,会产生纠缠。
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