自旋金刚石结构中的迹距离量子失协与量子临界现象

摘要

量子关联一直是量子信息领域的研究热点,它是量子通信和量子计算中的重要资源,自上世纪末,有研究发现,量子关联中不仅包含了量子纠缠,还包含了一种非纠缠的量子关联.而这种非纠缠的量子关联经过计算和实验研究发现,它在量子信息学中也具有重要作用.很多学者都一直在寻找一种更具普适性的量子关联的度量方法去描述系统中的量子关联.比如共生纠缠度用来描述量子纠缠、量子失协用来描述量子关联等.近几年来,有研究者发现采用距离度量的方法来测量两个量子态之间的接近程度会给研究带来方便.之后,其中一种基于1-范数的被称作迹距离的量子关联度量方法受到了人们的广泛关注.该方法可以有效抵抗有限温度下的退相干环境,并且能够更可靠地测量Heisenberg自旋链中的量子关联以及精确探测到系统中的量子相变点.因此,本文主要利用迹距离量子失协去研究Ising-Heisenberg自旋系统中的量子关联和量子相变. 本文前两章主要是介绍了量子力学、量子信息学的发展,对一些量子信息基础知识和迹距离量子失协进行了介绍.本文的主要工作在第三章和第四章.具体如下: 第三章主要研究了Ising-XXZ模型下的迹距离量子失协和量子相变.通过转移矩阵的方法,求出该模型的约化密度矩阵.通过与其他关联方法作比较,根据仿真结果,分析迹距离量子失协探测系统中发生的量子相变的能力,从而证明在有限温度下,迹距离量子失协在表征量子临界现象是很精确的且有价值的. 第四章的工作中,为了更加具体地观察迹距离量子失协在量子相变中的作用,我们进一步使用该方法,测量具有XY各向异性的伊辛自旋模型中的量子关联,通过对各个参数进行定量分析,再次证明迹距离量子失协是可以表征量子相变的,并且还发现了强磁场作用下对迹距离量子失协的抑制效应.总之,外界磁场和XY各向异性参数γ均具有增加或者减少系统中的量子关联性的能力.此外,迹距离量子失协能够在更广的范围内探测到更多的量子关联.这对量子信息的研究有着重要的意义.

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