与Ising链耦合的中心双量子比特系统的量子关联

通过对双量子比特系统分别独自与Ising链耦合情形下的关联问题的研究, 推导出了量子失协和量子关联几何度量的演化规律. 在弱耦合相互作用情况下Ising链的临界点附近, 量子关联存在突变. 此外本文发现在某段时间内的演化过程中几何量子关联度保持不变. 关键词： 量子关联 量子失协 量子关联几何度量     

非线性相互作用下三qubit系统中的量子关联

通过对系统施加不同的非线性作用,利用量子关联的几何度量,研究了三个qubit体系中的两体量子关联.不同的非线性相互作用模型都能使系统产生最大值为0.1752的量子关联.z方向的横场对量子关联的优化有控制作用,对于三个模型,通过调节z方向的横场,系统能产生最大值为0.09645的平均量子关联.最佳组合的三个横场,不仅能够大幅度提高量子关联的振荡周期,使得两qubit长时间处于量子关联态,而且还能够提高两qubit的平均量子关联.     

两量子比特非线性相互作用模型中的量子关联

运用量子态变换的方法论证了两个qubit纯态中量子关联与纠缠的等价性.并利用三种带有横场的非线性相互作用模型研究了两个qubit体系中的量子关联.发现合适的横场对于最大量子关联态的获得、平均量子关联的提高都有着积极的作用.两个qubit体系获得最大量子关联时,不同模型,不同的横场,对应的量子态却各不相同.     

量子相变和量子临界现象

本文综述凝聚态物理学中的量子相变和量子临界现象,首先考察了相变中存在量子效应的可能性,通过横磁场Ising模型介绍了量子相变的基本特征;接下来对照热临界现象,引入了量子标度和量子重正化的基本概念和操作方式;然后利用量子临界现象的方案,分析了密度驱动、无序驱动和关联驱动的金属-绝缘体相变;继续利用量子临界性的概念探讨如重电子化合物、铜氧化物和巡游铁磁体这类复杂的相互作用多粒子系统;最后选择量子点、碳纳米管和单层石墨为例,介绍了量子临界性在低维和纳米系统研究中的作用.     

横场中具有周期性各向异性的一维XY模型的量子相变

通过解析和数值计算的方法研究了横场中具有周期性各向异性的一维XY自旋模型的量子相变和量子纠缠.主要讨论了周期为二的情况,即各向异性参数交替地取比值为α的两个值.结果表明,与横场中均匀XY模型相比,α=-1所对应的模型在参数空间的相图存在着明显的不同.原来的Ising相变仍然存在,没有了沿x和y方向的各向异性铁磁(FM_x,FM_y)相,即各向异性相变消失,出现了一个新的相,并且该相内沿x和y方向的长程关联函数相等且大于零,我们称新相为各向同性铁磁(FM_(xx))相.这是由于系统新的对称性所导致的.解析结果还说明系统在FM_(xx)相中的单粒子能谱有两个零点,是一个无能隙的相.最后,利用冯·诺依曼熵数值地研究了系统在新相内各点的量子纠缠,发现该相内每一点的冯·诺依曼熵的标度行为与均匀XY模型在各向异性相变处的相似,即S_L～1/3㏒_2L+Const.     

基于投影纠缠对态算法优化的研究

二维强关联电子量子格点系统的投影纠缠对态(PEPS)算法是数值计算领域中研究二维强关联电子量子格点系统最为重要的张量网络算法.基于PEPS算法研究二维量子XYX模型与二维量子Ising模型,本文对PEPS算法进行了一些优化和改进研究,这些优化和改进主要体现在如何进行PEPS张量的更新与如何进行物理观测量的计算这两个方面,从而可以大大提高计算资源的利用.因而优化和改进后的PEPS算法可为研究热力学极限下的二维强关联电子量子格点系统的量子相变和量子临界现象提供一种更有效的强大的工具.     

具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的XY模型的量子相干性

研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的一维横场XY自旋链的量子相变和量子相干性.采用约旦-维格纳变换严格求解了哈密顿量,并描绘了体系的关联函数和相图,相图包含反铁磁相、顺磁相和螺旋相.利用相对熵和Jensen-Shannon熵讨论了XY模型的量子相干性.研究发现,相对熵与Jensen-Shannon熵所表现的行为都可以很好地表征该模型的量子相变.非螺旋相中量子相干性不依赖DM相互作用,而在螺旋相DM相互作用对量子相干性有显著影响.此外,指出了在带有DM相互作用的这一类反射对称破缺体系中关联函数计算的常见问题.     

纵向横向晶体场中自旋为1的量子伊辛二聚化链的基态

研究纵向横向晶体场中自旋为1的量子伊辛自旋二聚化链的基态,发现模型存在一种隐藏的守恒量.采用Jordan-Wigner变换可将其严格映射到自旋为1/2的横场伊辛模型,得到基态能谱的严格解析表达式,给出最小费米激发能隙、最小空穴激发能隙、横向磁矩、横向统计磁化率、最近邻纵向自旋关联函数及基态相图.结果表明:系统的基态强烈依赖于系统的参数,当晶体场二聚化强度变化时系统会呈现一系列量子相变现象.     

准一维混合自旋(1/2,5/2)Ising-XXZ模型的量子相干和互信息

准一维混合自旋(1/2, 5/2) Ising-XXZ模型可以用来研究一些材料(如异质三金属化合物Fe-Mn-Cu)的磁性质,该研究也有助于这类材料在量子信息等领域的应用.本文利用转移矩阵法计算了该模型的量子相干和互信息,讨论了Ising作用、温度和磁场对其的影响.结果表明,在极低温度下随Ising作用的增强量子相干逐渐减小,而互信息在各向同性系统中存在一个极小值,在各向异性系统(?=4)中存在多个极小值.进一步研究发现,量子相干和互信息在量子临界点存在突变,其一阶导数在该点存在奇异行为.还研究了有限温度下的量子相干和互信息,当磁场较弱时,两者随温度的升高单调减小;当磁场较强时,热涨落与磁场的竞争使得两者随温度的升高先增大后减小.相比于量子互信息,量子相干存在于更大的磁场和温度范围内,有利于在实验中对其进行调控.     

耗散环境下二比特体系的量子关联性质研究

利用Quantum Discord(QD)判据,研究了与热库相互作用的二比特体系的量子关联性质.讨论了在不同初态下体系量子关联随时间的变化,以及热库的平均光子数m,n和原子的自发辐射率γ对体系量子关联性质的影响.结果表明,在不同的初态下,体系可以得到不同性质的量子关联;而且当原子自发辐射率γ取固定值时,QD的衰减会随m,n取值的减小而减慢,热库平均光子数都为零的情况下能够得到最大范围的量子关联;此外,当热库平均光子数m,n取确定值时,随着γ取值的减小,QD的衰减也会随之减慢,此时同样会得到较大范围的量子关联.说明较小的热库平均光子数以及原子自发辐射率γ能够减弱QD的衰减,从而获得生命力较强的体系量子关联.