开放海森堡自旋链XYZ模型中各种量子关联的研究

摘要

固体系统在量子信息领域引起了许多研究者的兴趣，因为它具有量子通信的易集成性和可扩展性的特点，在信息处理过程中有潜在的应用价值。尤其是自旋链一直被认为是实现量子纠缠的最佳候选体系。在量子信息处理过程中，与其它物理体系相比，自旋链体系具有很大的优势。海森堡模型是描述很多物理系统的有效模型，如核自旋，电子自旋，量子点和量子光学晶格等。值得一提的是只要适当地编码，用海森堡自旋模型可以实现量子计算的任何逻辑电路。因为海森堡自旋链拥有以上很多引人瞩目的特性，在量子信息科学中具有潜在的应用价值。
　　本论文主要围绕两比特海森堡自旋链模型中的各种关联进行了研究，主要包括以下内容：
　　本文的第一、二章介绍量子信息论的发展历史以及关于各种量子关联的基本概念和他们的实际应用。第三章主要研究在考虑Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用的情况下，两比特海森堡XYZ和XX自旋链模型中的各种关联并且计算出了他们的解析表达式，从表达式可以看出热纠缠依赖于耦合常数JJJ、沿着Z方向的DM相互作用参数zD以及温度T。结果表明在有限温度范围内提高量子关联方面，DM相互作用参数比其它参数作用更大，尤其是在XX模型中情况。文章还计算了参数取不同值情况下的各种关联并给出了纠缠度的解析表达式。结果表明，通过适当地组合这些可控参数可以产生和提高量子关联。第四章研究存在內禀退相干的作用下DM相互作用对海森堡XYZ模型中的各种关联的影响。结果表明存在內禀退相干的作用下DM相互作用对各种关联起着破坏性作用，热平衡态的情况恰恰相反。此外，在我们的研究中量子纠缠和量子失协的时间演化展现出著名的“突然死亡”和“突然恢复”现象。然而，量子失协对內禀退相干比量子纠缠更敏感，在整个过程中我们取的系统参数是最优化参数组合，所以在一定程度上可以保护內禀退相干对各种关联的不利影响。

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1 引言

1.1 量子信息论发展的历史

1.2 论文选题的目的、意义及研究的主要内容

2 各种量子关联简介

2.1 量子纠缠

2.2 量子失协

2.3 各种量子关联的应用

3 在热平衡态下海森堡自旋链模型中的各种关联

3.1 两比特海森堡 XYZ 模型的哈密顿量

3.2 在有限温度下两个比特 HeisenbergXX 链中的各种量子关联

3.3 本章小结

4 內禀退相干对海森堡自旋链模型中各种关联的影响

4.1 量子退相干简介

4.2 內禀退相干下 DM 相互作用对各种关联的影响

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

在读期间发表的论文

致谢