一維自旋鏈中的糾纏動力學(xué)特性.pdf

1、量子糾纏是基于量子理論的不可分離態(tài)的非經(jīng)典非定域的強相關(guān)聯(lián),鑒于量子糾纏這一特殊性質(zhì),它在量子計算、量子隱形傳態(tài)、量子加密以及量子信息等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。一直以來,科學(xué)家們不斷尋找并嘗試各種能夠?qū)崿F(xiàn)量子計算和量子信息操作及傳輸?shù)奈锢硐到y(tǒng),其中量子自旋鏈系統(tǒng)無論是在實驗上還是在理論上都是非常有研究價值的系統(tǒng)之一,如自旋鏈有可能成為量子信息傳輸?shù)耐ǖ?因此研究自旋鏈中糾纏特性是非常有意義的。本文主要研究了一維自旋鏈中糾纏的動力學(xué)特性,包括

2、如何制備出糾纏態(tài)以及糾纏的保持等主要內(nèi)容。
　　 我們首次研究了自旋Z分量之間的三體相互作用對一維自旋鏈中糾纏動力學(xué)特性的影響。隨著實驗技術(shù)的快速發(fā)展,實驗上量子調(diào)控操作的精度越來越高,有效的三體相互作用可以通過由激光束操控并經(jīng)冷原子技術(shù)冷卻的超冷原子而得到,也可以在考慮最近鄰自旋耦合的基礎(chǔ)上結(jié)合核磁共振中的橫場脈沖來模擬有效三體相互作用。我們從直積態(tài)和部分最大糾纏態(tài)兩種初態(tài)出發(fā),分別對一維伊辛鏈及一維海森堡鏈中糾纏動力學(xué)性質(zhì)進(jìn)

3、行了研究。研究得到:當(dāng)初態(tài)為非糾纏態(tài),三體相互作用對一維閉合伊辛自旋鏈中糾纏有明顯的加強作用,尤其是當(dāng)三體相互作用與兩體相互作用符號相反時,一維伊辛閉合自旋鏈中的遠(yuǎn)程糾纏會有很大幅度的增強。而當(dāng)初態(tài)為部分最大糾纏態(tài)時,引入三體相互作用后,一維閉合伊辛自旋鏈中糾纏隨時間衰退得更慢,這表明三體相互作用有利于糾纏的保持。在一維伊辛自旋開鏈中,三體相互作用對糾纏動力學(xué)的影響表現(xiàn)出與一維伊辛閉合自旋鏈基本類似的行為,只是在相同相互作用強度下,選非

4、糾纏態(tài)為初態(tài),開鏈中產(chǎn)生的糾纏值比閉合鏈中的要略大。然而三體相互作用對一維海森堡自旋鏈中糾纏動力學(xué)影響與一維伊辛自旋鏈的情況差異較大,當(dāng)初態(tài)為非糾纏態(tài)時,三體相互作用不利于一維海森堡自旋鏈中糾纏的產(chǎn)生,當(dāng)初態(tài)為部分最大糾纏態(tài)時,引入三體相互作用后,一維海森堡自旋鏈中糾纏隨時間衰減會更快,即三體相互作用不利于海森堡自旋鏈中糾纏的保持?？傊?三體相互作用對一維伊辛自旋鏈中糾纏的產(chǎn)生及保持有積極的影響,但不利于一維海森堡自旋鏈中糾纏的產(chǎn)生和保

5、持。
　　 其次,我們在有限溫度下研究了一維受控XY自旋鏈中糾纏的動力學(xué)特性。主要分析了自旋鏈中糾纏在有限溫度下隨驅(qū)動頻率、各向異性參量及鏈長的變化的動力學(xué)特性。我們這里的受控是指自旋鏈中最近鄰自旋間的相互作用可以隨系統(tǒng)外部調(diào)節(jié)而隨時間呈周期性變化,且考慮自旋鏈處于均勻外磁場中。在選取系統(tǒng)在有限溫度T時的熱平衡態(tài)為初態(tài)時,我們發(fā)現(xiàn),零溫下,當(dāng)驅(qū)動頻率ω為磁場強度B兩倍時,首末自旋間糾纏可以達(dá)到最大值1,但隨溫度升高,首末自旋間的

6、糾纏可達(dá)到的最大值越來越小并逐步降為零,如果定義糾纏降為零時的溫度為臨界溫度,則鏈長越長,臨界溫度越低。在溫度不變的情況下,自旋鏈中首末自旋間的糾纏最大值隨鏈長增長而減小。調(diào)節(jié)各向異性參量可以發(fā)現(xiàn),在各向異性XY鏈中糾纏出現(xiàn)共振現(xiàn)象最明顯,而在各項同性XY鏈中,改變驅(qū)動頻率糾纏不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象。雖然量子糾纏現(xiàn)象在零溫時比較明顯,但實用的量子系統(tǒng)一般不處于零溫環(huán)境,而是處于熱平衡態(tài),所以研究和利用有限溫度下熱糾纏是非常重要的。