外磁场下XY模型中两量子位热纠缠的性质及其调控研究

在海森堡XY模型中,为了统一研究均匀磁场和非均匀磁场对系统热纠缠的影响,在两个量子位分别施加独立可控的外磁场(B+b)和(B-b). 发现在均匀磁场和低温条件下的纠缠度有一个稳定的平台区并发生纠缠突变. 控制磁场不均匀度b和选择合适的材料就可以获得最有利的纠缠,并大大提高系统退纠缠的临界温度Tc. 调节磁场的B值,可以在更宽的温度范围内实现此体系的纠缠开关.     

非匀强磁场中双量子位Heisenberg XY链的基态纠缠和热纠缠(英文)

研究了非匀强磁场中各向异性Heisenberg XY链的基态纠缠和热纠缠.结果表明对双量子位情形,纠缠与格点间耦合常数J、外部磁场B、各向异性参数γ和b的正负无关.对绝对零度情形,我们给出了纠缠C的解析表达式,并指出临界磁场Bc随磁场各向异性参数b的增大而增大.对有限温度情形,我们给出了γ=0时C的解析表达式和γ≠0时的数值模拟结果,结果发现引进非匀强磁场可以使纠缠在某些区域明显增大;同时我们还指出当γ=0时,纠缠存在的临界温度Tc仅是b的增函数,而当γ≠0时,它却由B和b共同决定.     

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用对量子XY链中热纠缠的影响

研究了Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用对混合自旋(1/2,3/2)XY链以及自旋为1的XY链热纠缠的影响.通过计算两粒子之间的纠缠,发现它不仅能够增强纠缠,而且能使两粒子之间的纠缠度达到一稳定值;当温度较高时,要使热纠缠达到稳定值需要更强的这种相互作用.在相同的条件下,自旋s=1的两粒子之间的纠缠要小于混合自旋两粒子之间的纠缠.粒子之间的交换耦合相互作用有助于加强粒子之间的热纠缠,因此可以与DM相互作用一起调节纠缠度.当交换耦合相互作用比 关键词： 量子纠缠 XY 模型')" href="#">XY 模型 negativity Dzyaloshinskii-Moriya相互作用     

时变外磁场下海森堡自旋链的热纠缠

研究了时变外磁场下两量子比特海森堡XXZ自旋链的热力学纠缠,得到两个角频率ω_1、ω_2的余弦时变外磁场分别加在两个量子比特上的纠缠度C的解析表达式,并在此基础上进行数值计算.仔细讨论了时变外磁场的角频率ω_1、ω_2对纠缠度C的影响,同时,分析了在时变外磁场的影响下,纠缠度C随时间演化的情况.结果表明:选取一定时刻,当ω_1和ω_2取值为不同的组合时,纠缠度C可以取不同的值.当取值恰当时,系统可以维持在较大的纠缠度上.另外,当ω_1=ω_2时,C虽然会随时间发生周期性变化,但始终能保持较大的值,这对系统需要较大纠缠是有意义的.而当ω_1和ω_2为其它的倍数关系时,根据C的变化情况可以用作快速反应开关.这些结论在固态系统中进行量子信息研究也将发挥很大的作用.     

不同方向外磁场下海森堡自旋链的热纠缠

研究了两量子比特的海森堡XXX自旋链分别处于x方向和y方向均匀外磁场时系统的纠缠特性,并用负度N来度量。得到纠缠度N的解析表达式,并在此基础上进行数值计算。仔细讨论了磁场B、温度T和自旋耦合系数J对纠缠度N的影响。结果表明：纠缠度N会随着磁场|B|和温度T的增大而减小,但会随着自旋耦合系数J的增大而增大。另外,增大的J还会使临界磁场|Bc|和临界温度Tth变大。所以,我们可以通过调节B、T和J来控制热纠缠,这对固态系统中通过构建和选择参数调整系统的纠缠度具有一定的作用和意义。研究还发现,加在x方向均匀外磁场和加在y方向均匀外磁场对两量子比特的海森堡XXX自旋链的作用效果是一样的。     

应用多尺度纠缠重整化算法研究量子自旋系统的量子相变和基态纠缠

应用多尺度纠缠重整化算法模拟自旋为1/2的一维量子XYX模型,通过计算局域序参量和度量纠缠的单缠节(one-tangle)、并发纠缠(concurrence)和纠缠比率R,确定系统的基态相图和纠缠相图.发现系统的纠缠相图比基态相图包含更多的物理信息.另外,从局域序参量和能隙与外磁场的标度关系,萃取出与磁化率和关联长度有关的临界指数β和v.     

三量子位和四量子位Heisenberg XY链中的纠缠与自旋压缩(英文)

研究了三量子位和四量子位Heisenberg XY链中的基态纠缠与自旋压缩,给出了纠缠C和自旋压缩参数ξ2的解析表达式.结果表明,当外部磁场B大于某一临界值Bc时,纠缠与自旋压缩等价,即纠缠意味着自旋压缩,反之亦然.对三量子位情形,Bc=J[(4-3γ2)1/2-1];对四量子位情形,Bc可以通过数值方法进行求解.     

含有晶体场作用的混合XXZ自旋模型纠缠特性

通过引入Negativity概念,研究了含有晶体场相互作用的混合XXZ自旋模型的纠缠特性.讨论了温度T、晶体场相互作用d和各向异性参数Δ对纠缠度的影响.结果表明,温度T影响系统纠缠度的最大值N(ρ)max,温度越低N(ρ)max越大;晶体场相互作用和各向异性作用降低了系统纠缠度的最大值N(ρ)max,但是却提高了系统出现纠缠时的临界温度和纠缠度最大时的温度Tmax.     

非均匀外磁场下海森堡自旋链的热纠缠

研究了两量子比特海森堡XXX自旋链处于x方向的非均匀磁场时系统的纠缠特性,并用负度N来度量.得到N的解析表达式,并在此基础上进行数值计算.仔细讨论了均匀磁场B、非均匀磁场b、温度T和自旋耦合系数J对纠缠度N的影响.结果表明:N会随着■和T的增大而减小,但会随着J的增大而增大.同时,增大的J和b还会使临界磁场■和临界温度T_th变大,从而使系统中热纠缠存在的磁场范围和温度范围都变大.这一点在较大磁场和较高温度下需要纠缠具有实际意义.由此,我们可以通过调节B、b、T和J来控制热纠缠,这对固态系统中通过构建和选择参数调整系统的纠缠度具有一定的作用和意义.     

海森堡XYZ自旋链系统的热纠缠与局域量子不确定性研究

研究了热平衡温度,自旋交换相互作用,Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用及外加非一致性磁场对两比特海森堡XYZ自旋链量子系统的热纠缠与局域量子不确定度的影响,对比分析了并发度量子纠缠与局域量子不确定度描述自旋链系统量子关联的差别.结果表明自旋链系统的量子纠缠在热平衡温度,DM相互作用及外加磁场的非一致性参数的变化情况下均会出现纠缠突然死亡的再生现象,而自旋链系统的局域量子不确定度随着这些参数呈连续变化现象.并且,自旋交换相互作用,DM相互作用及外加横向磁场作用强度较小时,他们的变化对自旋链系统的量子纠缠与局域量子不确定度的影响有着明显的差别.     

基于二比特自旋压缩模型中的热纠缠研究

利用Concurrence判据,讨论了基态和有限温度下二比特自旋压缩模型中的量子热纠缠性质.探究了自旋压缩参量μ、外磁场Ω以及温度T对系统纠缠性质的影响.结果发现,首先,Concurrence随着耦合参量μ(或Ω)的增大先增大到最大值,然后逐渐衰减到零,Concurrence的最大值随参数μ(或Ω)的增大而增大;Concurrence的衰减率会随参数μ(或Ω)的增大而减小,从而可以在较大的范围内得到体系热纠缠.其次,较大的耦合参量取值可以提升Concurrence存在的温度范围.最后,在有限温度条件下,当参数μ(或Ω)取值较小时,体系的纠缠保持为零,即存在纠缠"死亡间隔"现象;然而随着参量μ(或Ω)的取值增大到一定值时,Concurrence会突然产生,即存在纠缠瞬间产生("Sudden birth")现象,值得注意的是:纠缠的"死亡间隔"会随着参数μ(或Ω)的增大而减小.     

Thermal entanglement in the mixed three-spin XXZ Heisenberg model on a triangular cell

We numerically investigate the thermal entanglements of spins （1/2, 1） and spins （1/2, 1/2） in the three-mixed （1/2, 1, 1/2） anisotropic Heisenberg XXZ spin system on a simple triangular cell under an inhomogeneous magnetic field. We show that the external magnetic field induces strong plateau formation in the pairwise thermal entanglement for fixed parame-ters of the Hamiltonian in the cases of ferromagnetic and antiferromagnetic interactions. We also .observe an unexpected critical point at finite temperature in the thermal entanglement of spins （1/2, 1） for the antiferromagnetic case, while the entanglement of spins （1/2, 1） in the ferromagnetic case and the entanglement of spins （1/2, 1/2） in both ferromagnetic and antiferromagnetic cases almost decay exponentially to zero with increasing temperature. The critical point in the en-tanglement of spins （1/2, 1） in the antiferromagnetic case may be a signature of the quantum phase transition at finite temperature.     

Thermal entanglement in molecular spin rings

The thermal entanglement in the triangular molecular spin ring with Dzyaloshinskii-Moriya interaction is studied.The concurrences of arbitrary two spins of the triangular molecular spin ring for various cases are evaluated.The tendency of the concurrence with Dzyaloshinskii-Moriya interaction and temperature is analysed and discussed.We note that the concurrence arrives at its maximum in the regime with the large Dzyaloshinskii-Moriya interaction and low temperature,and gradually decreases to zero with the increase of temperature.The concurrence has different features for the ferromagnetic and antiferromagnetic cases.For completeness,we also numerically calculate the concurrence of spin rings with N > 3 spins and analyse their behaviours.     

电子自旋辅助实现光子偏振态的量子纠缠浓缩

量子纠缠浓缩可以将非最大的纠缠态转变为最大纠缠态,提高量子通信的安全性.本文基于圆偏振光和量子点-腔系统的相互作用,用一个单光子作为连接远距离纠缠光子对的桥梁,在理想条件下实现了光子偏振纠缠态的浓缩.计算结果显示,这个纠缠浓缩方案在考虑耦合强度和腔泄漏的情况下也可以保持较高的保真度,而且不需要知道部分纠缠态的初始信息,也不必重复执行纠缠浓缩过程.这不仅提高了量子纠缠浓缩的安全性,也有助于通过消耗最少的量子资源来实现高效的量子信息处理.     

Detecting entanglement of quantum channels

Entanglement is the crucial resource for different quantum information processing tasks. While conventional studies focus on the entanglement of bipartite or multipartite quantum states, recent works have extended the scenario to the entanglement of quantum channels, an operational quantification of the channel entanglement manipulation capability. Based on the recently proposed channel entanglement resource framework, here we study a further task of resource detection—witnessing entanglement of quantum channels. We first introduce the general framework and show how channel entanglement detection is related to the Choi state of the channel, enabling channel entanglement detection via conventional state entanglement detection methods. We also consider entanglement of multipartite quantum channels and use the stabilizer formalism to construct entanglement witnesses for circuits consisting of controlled-Z gates. We study the effectiveness of the proposed detection methods and compare their performance for several typical channels. Our work paves the way for systematic theoretical studies of channel entanglement and practical benchmarking of noisy intermediate scaled quantum devices.