具有三体相互作用海森堡自旋链模型的纠缠与几何失协

近年来有研究发现量子失协可以度量非纠缠的量子关联,而且非纠缠的量子关联在量子通信和量子计算中起到很重要的作用.本文研究了磁场,两种三体相互作用,各向异性参数,耦合常数,温度等参数对同时具有两种三体相互作用海森堡XXZ自旋链系统的量子纠缠,几何失协的影响以及与量子相变的关系.研究表明:量子纠缠和几何失协都可以清晰的表征本模型系统的量子相变现象;随着XZX+YZY型三体相互作用的增加量子纠缠和几何失协即使在高温时也可达到最大值;几何失协比量子纠缠更全面地描述了量子关联;XZY-YZX型三体相互作用的增加对量子纠缠有抑制作用;XZY-YZX型三体相互作用在一定区域内的增加对几何失协有抑制作用,在另一区域的增加可使几何失协增大到一个稳定的非零值.增大磁场和自旋耦合常数,减小各向异性参数会使纠缠的临界温度变大;调节自旋耦合常数可更有效的使量子纠缠和几何失协在高温时仍有一个较大的值.同时发现,在磁场0B5和各向异性参数-1J_Z10的区域两种量子关联都可以维持在最大值.     

具有三体相互作用海森堡自旋链模型的纠缠与几何失协

近年来有研究发现量子失协可以度量非纠缠的量子关联,而且非纠缠的量子关联在量子通信和量子计算中起到很重要的作用.研究了磁场,两种三体相互作用,各向异性参数,耦合常数,温度等参数对同时具有两种三体相互作用海森堡XXZ自旋链系统的量子纠缠,几何失协的影响以及与量子相变的关系.研究表明:量子纠缠和几何失协都可以清晰的表征本模型系统的量子相变现象; 随着XZX+YZY型三体相互作用的增加量子纠缠和几何失协即使在高温时也可达到最大值;几何失协比量子纠缠更全面地描述了量子关联; XZY-YZX型三体相互作用的增加对量子纠缠有抑制作用;XZY-YZX型三体相互作用在一定区域内的增加对几何失协有抑制作用,在另一区域的增加可使几何失协增大到一个稳定的非零值。增大磁场和自旋耦合常数,减小各向异性参数会使纠缠的临界温度变大; 调节自旋耦合常数可更有效的使量子纠缠和几何失协在高温时仍有一个较大的值.同时发现,在磁场 和各向异性参数 的区域两种量子关联都可以维持在最大值.     

海森堡自旋链的几何量子失协

本文采用Diosi、Gisin提出的非马尔科夫量子态扩散方法,系统地研究了处于非马尔科夫环境中海森堡自旋链模型的几何量子失协。首先通过非马尔科夫量子态扩散主方程计算出系统的约化密度矩阵。然后将约化密度矩阵带入量子失协公式中,从而实现了在数值上精确地模拟海森堡自旋链的几何量子失协。最后以最大纠缠态■作为系统的初始态,详细地讨论了系统中各种参数在海森堡自旋链几何量子失协中的作用。根据数值模拟结果显示:环境关联系数γ、参数J、参数α和参数η能从不同的程度上影响量子系统几何量子失协动力学的演化过程。当环境关联系数γ较小时,几何量子失协呈现出明显的上升趋势。表明非马尔科夫环境对系统的几何量子失协具有积极的作用。同时较大的参数J、参数α和参数η对系统的几何量子失协也有积极的作用。本文的研究对于增加系统的几何量子失协具有一定的作用和意义,为实验研究者在实际中提高几何量子失协提供了理论依据。     

非马尔科夫环境中各向异性海森堡自旋链的量子失协

利用量子失协方法研究在非马尔科夫环境中具有时变磁场的两比特各向异性海森堡XYZ模型量子失协的动力学演化。海森堡XYZ系统的初始态为最大纠缠态 $\left|\psi_{A B}\right\rangle=(1 / \sqrt{2})(|11\rangle+|00\rangle)$ , 利用非马尔科夫量子态扩散方法解析求解非马尔科夫主方程, 得出系统的约化密度矩阵; 然后代入量子失协公式得出系统量子失协的演化动力学。讨论自旋耦合强度、环境关联系数γ和余弦磁场强度B对量子失协动力学的影响。研究发现: 当环境关联系数γ较小时, 系统的量子失协明显呈现上升趋势, 因此可以表明非马尔科夫环境具有增加系统量子失协的作用。同时较大的自旋耦合系数J和J_Z以及余弦磁场强度B也具有增加系统量子失协的作用。     

双自旋系统中的量子失协问题研究

利用量子失协的几何度量方案研究了双自旋海森堡模型中的量子关联特性, 得到了一般情形下两量子态量子失协度的解析表达式, 讨论了量子位之间的耦合强度、温度和外加磁场强度等对量子关联大小的影响, 并给出了对应的量子关联调控方案. 此外还发现在低温下量子失协存在突变的现象. 结果表明, 在双自旋的海森堡模型体系下, 可以通过对系统参数(如温度、耦合强度、磁场强度等)的调节来实现对量子关联大小的有效调控, 这将会对在量子信息科学中精确控制量子失协和实现量子态的隐形传输以及量子逻辑门的设计提供一定的借鉴和指导意义.     

双原子Jaynes-Cummings模型下的量子失协和超量子失协

在量子信息的研究中,量子关联起着至关重要的作用,而弱测量对揭示量子关联有重要作用.在双原子Jaynes-Cummings(JC)模型下,分析了量子失协和超量子失协两种量子关联随时间演化过程中的差异性,以及测量强度参数、平均光子数在决定量子关联和影响其动态演化的一般作用.结果表明,弱测量可以更好地揭示量子关联,不仅可以更好地揭示量子关联的复活,还可以获得更大的关联最大值;平均光子数会有效影响两种关联的消失与复活,平均光子数越大,量子关联的消失与复活越快;平均光子数较大时,使用旋波近似得到的弱测量下的超量子失协比强测量下的量子失协与实际误差更小.     

Tavis-Cummings模型中的几何量子失协特性

采用几何量子失协的计算方法,通过改变两原子初始状态、腔内光子数和偶极-偶极相互作用强度,研究了Tavis-Cummings模型中的几何量子失协特性.结果表明:几何量子失协都是随时间周期性振荡的,选取适当的初态可以使两原子一直保持失协状态,增加腔内光子数和偶极相互作用对几何量子失协有积极的影响.     

非马尔科夫环境中各向异性海森堡自旋链的几何量子失协

本文主要在非马尔科夫环境中,在时变磁场和Dzyaloshinski—Moriya相互作用下,以最大纠缠态■作为信道,研究了具有各种参数的两比特海森堡XYZ模型的几何量子失协.通过在非马尔科夫环境中的量子态扩散方法模拟了系统的几何量子失协随时间的演化关系.根据数值模拟结果显示:环境关联系数γ、自旋耦合系数J和J_z、余弦磁场强度B、以及自旋—轨道相互作用都能影响系统几何量子失协的性质.当环境关联系数γ较小时,几何量子失协呈现出明显的上升趋势,可见非马尔科夫环境对系统的几何量子失协表现出积极的作用.同时较大的自旋耦合系数J和余弦磁场强度B对系统的几何量子失协也有积极的影响.     

杨-巴克斯特自旋1/2链模型的量子关联研究

量子系统各部分间的量子关联可以作为量子信息应用研究的基础资源. 而量子失协是度量量子关联大小的物理量. 由此研究杨-巴克斯特自旋1/2链模型的量子关联情况. 首先利用两个杨-巴克斯特方程的解得到相应的杨-巴克斯特自旋1/2链模型. 然后, 计算分析热平衡时杨-巴克斯特自旋1/2链模型的量子失协、几何量子失协和量子纠缠随着温度和外磁场的变化情况. 结果表明对于杨-巴克斯特自旋1/2链模型, 量子失协和几何量子失协能够比量子纠缠更好地度量量子关联.     

一维自旋1键交替XXZ链中的量子纠缠和临界指数

利用基于张量网络表示的矩阵乘积态算法以及无限虚时间演化块抽取方法,本文研究了一维无限格点自旋1的键交替反铁磁XXZ海森伯模型中的量子相变.分别计算了系统的von Neumann熵、单位格点保真度和序参量,从而得到了系统随键交替强度的变化从拓扑有序Néel相到局域有序二聚化相的量子相变点.我们用矩阵乘积态方法拟合出了相变的中心荷c?0.5,表明此相变属于二维经典的Ising普适类.另外,通过对拓扑Néel序的数值拟合,我们得到了相变点处的特征临界指数β′=0.236和γ′=0.838.     

Thermal quantum discord in Heisenberg models with Dzyaloshinski-Moriya interaction

We study the quantum discord of the bipartite Heisenberg model with the Dzyaloshinski-Moriya (DM) interaction in thermal equilibrium state and discuss the effect of the DM interaction on the quantum discord. The quantum entanglement of the system is also discussed and compared with quantum discord. Our results show that the quantum discord may reveal more properties of the system than quantum entanglement and the DM interaction may play an important role in the Heisenberg model.     

Quantum correlation of a three-particle-class state under quantum decoherence

We investigate the quantum characteristics of a three-particle W-class state and reveal the relationship between quantum discord and quantum entanglement under decoherence.We can also identify the state for which discord takes a maximal value for a given decoherence factor,and present a strong bound on quantum entanglement–quantum discord.In contrast,a striking result will be obtained that the quantum discord is not always stronger than the entanglement of formation in the case of decoherence.Furthermore,we also theoretically study the variation trend of the monogamy of quantum correlations for the three-particle W-class state under the phase flip channel,and find that the three-particle W-class state could transform from polygamous into monogamous,owing to the decoherence.     

Quantum correlation of a three-particle W-class state under quantum decoherence

We investigate the quantum characteristics of a three-particle W-class state and reveal the relationship between quan- tum discord and quantum entanglement under decoherence. We can also identify the state for which discord takes a maximal value for a given decoherence factor, and present a strong bound on quantum entanglement-quantum discord. In contrast, a striking result will be obtained that the quantum discord is not always stronger than the entanglement of formation in the case of decoherence. Furthermore, we also theoretically study the variation trend of the monogamy of quantum correlations for the three-particle W-class state under the phase flip channel, and find that the three-particle W-class state could transform from polygamous into monogamous, owing to the decoherence.     

Quantum thermal discord in a two-spin-i/2 XXZ model

We study the quantum discord in a two-spin-1/2 XXZ model in thermal equilibrium at temperature T in the presence of an external magnetic field B. Special attention is paid to the dependence of quantum discord on the temperature T and magnetic field B. It is found that quantum thermal discord is more robust than concurrence against temperature, in the sense that quantum thermal discord does not vanish at finite temperatures, but concurrence vanishes completely at a critical temperature.     

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.     

强度相关耦合双Jaynes-Cummings模型中的纠缠和量子失谐

研究强度相关耦合双Jaynes-Cummings模型中, 两运动原子初始处于最大纠缠态、光场初始处于单模热态时, 强度相关耦合、热光场平均光子数以及原子运动对两原子的纠缠和量子失谐的影响. 结果表明: 考虑强度相关耦合时, 纠缠和量子失谐均出现周期性地消失和回复现象, 并且, 回复以后的纠缠和量子失谐能达到初始值. 腔场温度的升高会加速纠缠和量子失谐的消失. 此外, 原子运动的场模结构参数对该模型中的纠缠和量子失谐影响很大, 其值选择合适时, 两个原子能够自始至终地保持纠缠或量子失谐状态. 关键词： 强度相关耦合 双Jaynes-Cummings模型 纠缠 量子失谐     

Quantum thermal discord in a two-spin-1/2 XXZ model

We study the quantum discord in a two-spin-1/2 XXZ model in thermal equilibrium at temperature T in the presence of an external magnetic field B. Special attention is paid to the dependence of quantum discord on the temperature T and magnetic field B. It is found that quantum thermal discord is more robust than concurrence against temperature, in the sense that quantum thermal discord does not vanish at finite temperatures, but concurrence vanishes completely at a critical temperature.     

Thermal Quantum Discord in Anisotropic Heisenberg XXZ Model withDzyaloshinskii-Moriya Interaction

The thermal quantum discord (QD) is studied in a two-qubit Heisenberg XXZ system with Dzyaloshinskii-Moriya (DM) interaction. We compare the thermal QD with thermal entanglement in this system and find remarkable differences between them. For instance, we show situations where QD decreases asymptotically to zero with temperature T while entanglement decreases to zero at the point of critical temperature, situations where QD decreases with certain tunable parameters such as D_z and D_x when entanglement increases. We find that the characteristic of QD is exotic in this system and this possibly offers a potential solution to enhance entanglement of a system. We also show that tunable parameter D_x is more efficient than parameter D_z in most regions for controlling the QD.     

量子关联简介

量子纠缠作为一种非局域的关联,是一种重要的资源而被广泛应用于量子信息处理。然而,最近的研究结果发现,可分态中也可以存在非经典的关联,量子纠缠只是量子关联的一部分;非纠缠的量子关联在一些量子通信和量子计算任务中扮演着重要的角色。文章简要综述了量子关联的基本概念,描述了几种常见的量子关联度量,并介绍了量子关联在量子信息处理中的作用以及一些最新动态。