中间耦合模型下偶偶核二体纠缠和量子失谐的研究

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纠缠是量子现象的一个基本特征。量子纠缠涉及实在性、定域性、隐变量以及测量理论等量子力学的基本问题,对理解量子力学的基本概念有重要意义。量子纠缠近年来已在一些前沿领域,特别是在量子计算和量子通信的研究中起着重要的作用,是量子信息理论中的一个核心问题。可以说,如果没有量子纠缠现象,就无所谓量子信息。 对于量子纠缠,其量度非常重要,纠缠度就是对一个态的纠缠程度的一种度量。人们提出了各种纠缠度的概念,其中有部分熵纠缠度、形成纠缠度、相对熵纠缠度、可提纯纠缠度、负值度,并发度等。其中,并发度是Wootters在计算二能级两体量子态(A体系和B体系态空间都是2维)的形成纠缠度时提出的,为人们所常用。 纠缠是一个量子体系量子性(quantumness)的体现,然而它并没有把量子性完全表现出来。近来人们又提取出另一个物理量——量子失谐(quantum discord),从另一个侧面反映了体系的量子性。这一概念是将互信息的两个等价的经典表达式量子化后出现的差值,它从测量的角度描述和量化了二体量子态的量子相关性,并且从根本上不同于纠缠对分离范式中的各种纠缠测量。量子失谐是量子性关联的一个量度,它所描述的是量子非局域性关联。概括地说,纠缠度(以负值度、并发度等表征)和量子失谐都是量子性的体现。 作为纠缠态制备的载体,原子-腔、离子阱、双光子体系以及Bose-Einstein凝聚体已经得到了广泛和深入的研究。最近我们首次考虑将原子核作为纠缠态的可能载体,开展了理论上的探索和研究。具体地,我们计算了818O10,1018Ne8和2858Ni30等核素O+态上任意两个对态间的纠缠度(负值度和并发度)和量子失谐,得出一些富有启发性的结论。这些原子核的共同特点是都有一个稳定的核心,核心外有两个价中子。 本文在上述工作的基础上,进一步研究具有核心激发的一类偶偶核的量子性。我们选择了两个典型核素,1634S18和60148Nd88,作为考察对象。它们都具有一个振动核心,而核心外有两个价中子。我们采用中间耦合模型描述这类原子核,体系哈密顿量由单粒子壳模型哈密顿量、包含非谐项的核心振动哈密顿量、价核子与核心相互作用哈密顿量以及剩余两体相互作用哈密顿量四部分所组成。对1634S18我们将价中子的模型空间取为1d3/22s1/2;两个价中子的剩余二体相互作用引自文献。对60148Nd88,模型空间取为2.f7/21h9/21i13/2,二体相互作用采用delta函数势。我们还假定处于同一单粒子能级上的两个价中子耦合成对(J=0)。计算中,将价中子与核心相互作用强度作为可调参数,拟合这两个核素的低激发实验谱,得到体系的低能谱及相应的态函数,进而计算分析各能级的Von Neumann熵以及0+态上任意两个价中子对态间的纠缠度和量子失谐,考察了Von Neumann熵与态函数组成成分之间的关系,以及纠缠度和量子失谐与体系能量之间的关系。我们还将1334S18和60147Nd88与818O10,Ne8和2858Ni30这两类核的量子性做了对比分析。最后,我们对下一步工作进行了展望。
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