热纠缠态表象的建立及其在密度矩阵中的应用

摘要

量子系统与热库之间存在量子纠缠,类比于双光子之间的纠缠,可以建立热纠缠态表象,从而便于计算和分析量子系统的热演化规律。首先根据热场动力学理论,引入虚希尔伯特空间后,使原有的希尔伯特空间扩大为2个。然后,在极高温状态下,推导出热真空态的显式形式,即0(β)〉=(1-e-^(βω))^(1/2)exp(e^(βω/2)a^(+)a^(+))0,0〉。接着,将平移算符作用于热真空态,得到热纠缠态表象的具体形式,即η〉=(-1/2η^(2)+ηa^(+)-η^(*)a^(+)+a^(+)a^(+))0,0〉。研究结果表明,在热纠缠态表象中可以直接得到任意量子态在热环境中的演化情况。取平移热态为实例,理论计算结果说明,低温条件下,平移热态演变为无热噪声的相干态。