海森堡系统中量子纠缠的调控

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在量子信息领域,量子系统中的各种量子特性(量子纠缠、量子关联、量子消相干)都关系着量子信息处理的有效实现,所以有必要对量子系统中的复杂量子特性展开研究。此外,寻找能够进行大规模量子信息处理的合适的物理系统也是至关重要的,由于真实的物理世界自身的要求,良好的可扩展性和集成性是我们所需要的物理系统必须具备的。大量的研究表明,固态系统将是最有可能实现量子计算的物理系统之一。  由于海森堡模型是能够在固态系统中实现的一种简单的物理模型,另外在量子系统中,量子纠缠表现了奇特的非局域关联特性,是进行各种量子信息处理的核心资源。鉴于以上原因,本论文对着重对海森堡系统中的量子纠缠展开了研究,论文的主要成果包括:  1、对于两体一般的海森堡系统,我们研究了系统自旋对系统热纠缠的影响。结果表明,随着自旋的增加,其Negativity会先增加后缓慢的减小。另外,我们还发现Negativity会随着DM相互作用的增加而达到一稳定值,该稳定值会随着自旋的增加而增加;临界温度和临界磁场也会随着自旋的增加而增加。所以说,高自旋系统可以更好的抑制外界环境的带来的影响。  2、对于纯DM相互作用这一特殊的海森堡系统下的热纠缠,我们研究了DM相互作用和磁场方向对系统热纠缠的影响。为此我们依次讨论了两种哈密顿量,H1=D·((σ)1(⊕)(σ)2)+(B)·(σ)1和H2=D·((σ)1(⊕)(σ)2)+(B)·((σ)1+(σ)2)。我们发现,对于第一种仅在一个量子位上添加磁场的情况,当磁场和DM矢量平行时,系统的热纠缠最大。类似的,对于第二种在两个量子位上均添加磁场的情况,如果磁场较小,则在磁场和DM矢量平行时,系统热纠缠最大;如果磁场较大,则磁场和DM矢量垂直时,系统热纠缠最大。也就是说,我们可以通过调节磁场的方向来增加系统的纠缠。  3、对于消相干存在下的特殊海森堡系统,我们研究了DM相互作用和磁场的相对方向对系统纠缠的影响。我们依次假定了四种Bell态作为系统的初态。对于其中三种对称的量子态,当DM矢量与一个特殊的磁场方向垂直时,系统纠缠与磁场大小和演化时间均无关,并且能够一直保持着最大纠缠态。对于反对称的量子态,当DM矢量与三个特殊的磁场方向垂直时,系统纠缠随演化时间的增加而减小直至达到一个稳定值,并且该稳定值随磁场大小的增加而增加。
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