量子力学与现代信息科学相融合产生了一门新兴交叉学科——量子信息学,它包括量子通信和量子计算两个部分。量子信息科学诞生于上世纪80年代,并在各国政府、科技界和产业界的高度关注下迅猛发展。量子信息技术依靠量子相干性、纠缠性、非局域性和不可克隆性等基本量子特性,可以突破现有信息技术的物理极限,实现现有信息技术所无法完成的功能。　　然而,在实际操作中,实现大规模的量子信息处理需要拥有合适的物理系统,它必须既满足量子比特能很好的保持相干性,实现与外界良好的隔离,又满足能精确有效地控制整个系统的演化。另外,由于物理世界本身的要求,该物理系统还必须具有良好的可扩展性和集成性。因而,寻找能有效实施大规模量子信息处理的物理系统是至关重要的。国内外科学家的广泛研究表明,固态系统将是最有可能实现量子计算的物理系统,特别是超导量子比特和量子点系统。由于海森堡模型是一种简单的能够在固态系统中实现的模型,因而对固态海森堡模型的研究成为国际研究的热点。　　量子纠缠是量子力学不同于经典物理的最不可思议的奇妙现象,它在量子系统中表现了奇特的非局域关联,是进行量子信息处理的重要资源。海森堡模型作为一个简单并且现实的物理模型,是产生和控制纠缠态的理想模型。因而,对固态海森堡系统中的量子纠缠的研究吸引了国内外学者的广泛兴趣。在现实中,由于一个真实的物理系统总是存在于有限的温度下,这样人们会很自然地去考虑系统热平衡时的状态(热态)。热态时的纠缠称为热纠缠,热纠缠具有不同于其它种类纠缠的稳定性的优点,它在制备过程中,既不需要测量也不需要相互作用的控制。　　鉴于固态海森堡模型中的纠缠在量子信息领域所发挥的越来越重要的作用,我们在论文中深入研究了海森堡模型中的纠缠在各种参量下的特性。这项工作涉及量子力学的基础问题,是一项有意义的工作。本论文的主要研究工作如下:　　一、研究了不同磁场对海森堡模型中热纠缠的影响。结果显示,减小磁场的大小可以提高系统的热纠缠。另外,调整磁场的方向也可以有效地提高系统的热纠缠。以XY模型为例,匀强磁场的最佳方向在具有最大自旋-自旋相互作用分量的坐标轴上,非匀强磁场的最佳方向在具有最小自旋-自旋相互作用分量的坐标轴上。因而,我们可以通过调整磁场的大小和方向来得到更有效的纠缠控制参量。　　二、研究了不同Dzyaloshinskii-Moriya相互作用参量对海森堡模型中热纠缠的影响。结果显示,增加DM耦合参量的大小可以提高系统热纠缠。另外,调整DM矢量的方向也可以有效地提高系统的热纠缠,最佳DM轴向矢量的方向在具有最大自旋-自旋相互作用分量的坐标轴上。因而,我们也可以通过调整DM矢量的大小和方向来得到更有效的纠缠控制参量。　　三、研究了海森堡XYZ模型中的基态纠缠和热纠缠。结果显示,改变参量的大小可以改变其它参量的临界值,从而影响系统的纠缠。例如,增加DM耦合参量或非匀强磁场的大小可以提高临界温度,从而使热纠缠能够存在于更高的温度下,这将大大降低实现大规模量子信息处理的难度。　　四、研究了海森堡XYZ模型中热纠缠的最佳参量组合。结果显示,自旋-自旋耦合参量具有四组最佳参量组合,每组最佳参量都对应着系统在某一温度下的最大纠缠。另外,我们研究了任意方向的DM矢量与自旋-自旋相互作用参量的关系,发现最佳DM矢量的方向总是在具有最大自旋-自旋相互作用分量的坐标轴上。这样,根据最佳自旋-自旋耦合参量组合,我们将得到最佳DM耦合参量组合。因此,我们可以通过选择最佳的自旋-自旋耦合参量组合和最佳的DM耦合参量组合来得到某一温度下系统的最大纠缠。