海森堡自旋鏈接中的熱糾纏及其在量子信息中的應(yīng)用.pdf

1、眾所周知，量子力學(xué)中最具吸引力的性質(zhì)是量子糾纏。近年來，人們對(duì)量子糾纏進(jìn)行了廣泛的研究，因?yàn)樗诹孔有畔⑻幚磉^程中扮演著重要的角色，如量子稠密編碼、量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分配等。固體系統(tǒng)備受人們青睞，因?yàn)樗哂袧撛诘膽?yīng)用價(jià)值和在量子通信與信息處理過程中的易集成性和可擴(kuò)展性。尤其是自旋鏈，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)糾纏的最佳候選體系。在量子信息處理過程中，與其它物理體系相比，自旋鏈體系具有很大的優(yōu)勢(shì)。其中最簡單的海森堡自旋鏈被用來構(gòu)造量子計(jì)算機(jī)，能實(shí)現(xiàn)

2、量子計(jì)算機(jī)的物理體系有許多，諸如量子點(diǎn)、核自旋、電子自旋和光晶格等。此外，通過適當(dāng)?shù)鼐幋a，僅僅海森堡相互作用就足以實(shí)現(xiàn)任何量子計(jì)算邏輯電路。由于海森堡自旋鏈這些吸引人的性質(zhì)，在量子信息學(xué)中，海森堡自旋鏈體系得到了普遍關(guān)注。
　　 論文一共分為五章。第一、二章介紹量子信息論的發(fā)展概況以及關(guān)于量子糾纏的一些基本知識(shí)。第三章主要研究在考慮均勻外磁場和Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用的情況下，三比特海森堡 XX

3、Z自旋環(huán)中的熱糾纏，并且給出了熱糾纏的解析表達(dá)式，從表達(dá)式可以看出熱糾纏依賴于各向異性參數(shù) Jz、外磁場 B、DM相互作用參數(shù) D以及溫度 T。結(jié)果表明在提高臨界溫度和糾纏區(qū)域方面，DM相互作用參數(shù)比其它參數(shù)作用更大。文章還計(jì)算了參數(shù)取不同值情況下的基態(tài)糾纏并給出了發(fā)生量子相變的臨界點(diǎn)的表達(dá)式。這些結(jié)果表明，通過適當(dāng)?shù)亟M合這些可調(diào)參數(shù)可以產(chǎn)生和提高糾纏度，從而實(shí)現(xiàn)糾纏的有效控制。第四章研究不同的 DM相互作用（Dz和 Dx）和磁場對(duì)最優(yōu)

4、稠密編碼的作用，使用的量子信道是兩比特海森堡 XXZ自旋鏈中的熱平衡態(tài)。結(jié)果表明各向同性參數(shù) J、異性參數(shù)Δ和 DM相互作用參數(shù)對(duì)最優(yōu)稠密編碼起正面作用，而磁場起破壞作用。此外，一般情況下，在實(shí)現(xiàn)最優(yōu)稠密編碼方面，反鐵磁體（AFM）比鐵磁體（FM）更理想。在 AFM中，通過比較 Dz和Dx取相同固定的值，給出了在不同Δ取值范圍內(nèi)更合適的模型。另外還比較了Dz和 Dx對(duì)最優(yōu)稠密編碼的作用的差別，闡明它們起主要作用的取值區(qū)域。第五章主要研究