横磁场中各向同性XY链的基态纠缠研究

分析了横磁场中各向同性XY自旋链的基态能量和纠缠问题。研究发现,三量子比特系统中存在一个相变点,此点上,基态能量和纠缠可发生量子相变,基态从W态进入非纠缠;而四量子比特系统存在两个相变点,基态的能量和纠缠均可在相变点处发生量子相变,使纠缠性质发生改变。随着磁场强度的增大,基态纠缠逐渐减小,直到完全消失。四比特系统纠缠的减小要比三比特系统纠缠减小的速度缓慢。     

具有三自旋相互作用的横场中各向异性XY模型的协作参量

讨论了具有三自旋相互作用的横场中各向异性XY模型的量子相变和量子纠缠.数值研究了协作参量在相变点附近的行为.发现协作参量可以很好地体现系统的量子相变.     

一维XXZ环形自旋链中的量子关联

研究了系统尺度L=8的一维XXZ环形自旋链中的两体和多体量子纠缠以及两体量子失协，在这个过程中，充分考虑了温度和粒子间隔对纠缠和量子失谐的影响．结果发现，同种情况下，三体和四体纠缠比两体的更加“强壮”，且在低温条件下，利用多体纠缠可以探测到系统发生量子相变的临界点．与纠缠相比，量子失谐可以在较高温度下存在，且在相变点处总是表现出尖峰行为，这使得量子失谐在探测相变点方面更具优越性．     

锂原子系统的量子相变与量子纠缠

运用矩阵对角化的方法研究了锂6原子系统中的量子相变和量子纠缠．通过计算该量子系统的冯诺依曼熵发现纠缠度与量子相变存在关联．计算结果表明,量子纠缠只存在于量子相变之前,当磁场超过相变临界点,纠缠现象随即消失．     

含能流的各向同性XY链中的基态纠缠

分析了含能流的横磁场三比特各向同性XY自旋链的基态纠缠.发现随着外磁场的变化,系统会发生量子相变.以三比特系统为例给出有效哈密顿量的能谱,讨论了体系基态纠缠随λ的变化.当λ＜3/3时,在相变点处基态由W态跳跃到非纠缠态,此时自旋链中没有能量流动.当3/3≤λ≤3时,在能级交错点处发生量子相变,体系由非能流相进入能流相,同时基态由W态ф1跳跃到另一W态ф5;此时,由于能流的影响,使得基态保持在W态,而不再处于非纠缠态;并且随着λ的增大,系统将在更大范围内处于能流相.当λ＞3时,基态波函数表示为ф5,系统完全处于能流相.     

带整体单极子黑洞背景下纠缠熵的相变

在带整体单极子黑洞背景下,研究了热力学熵和纠缠熵的相变.结果表明,在熵-温度平面,热力学熵与纠缠熵具有完全类似的相结构.当黑洞电荷很小时,相变是一阶相变;当电荷增大到临界电荷时,相变是二阶相变.对于热力学熵和纠缠熵的一阶相变,发现麦克斯韦的等面积法则始终成立,对于热力学熵和纠缠熵的二阶相变,得到了相变点附近热容的临界指数,这一值和平均场论得到的值近似相等.     

首次实现从易制备量子态到最大纠缠态

正非常高兴介绍由清华大学物理系尤力教授研究组做出的成果,题目是"利用量子相变确定性制备出多粒子纠缠态",这项工作去年发表在Science上。这里面有三个关键词,量子纠缠态、确定性制备、量子相变。这项工作的一个特色就是第一次把前面两个关健词和第三个关健词联系在一起,下面我给大家介绍一下这项研究工作的背景,使大家能够更加清楚的了解这项工作的重要性。首先给大家介绍一下什么是量子纠缠,或者     

相互作用的量子比特在不同环境下的共生纠缠度和量子失协分析

研究了初始纠缠的量子比特在不同的环境下共生纠缠度和量子失协的动力学演化.在所研究的几种模型中,发现共生纠缠度强烈地依赖于初始环境,并在演化过程中发生纠缠死亡现象.共生纠缠度和量子失协在演化过程中均出现坍塌和复苏效应,但当量子比特间的相互作用为零时,坍塌和复苏效应消失.可无论在何种情况下,量子失协均不会减小到零,即仍能反映量子比特和系统间的量子关联,显示量子失协比量子纠缠具有更强的抗退相干能力.因此量子失协可作为获得有效量子信息的一种更有效的量子资源.     

基于半导体量子点的量子通信

光子源和纠缠光子对的制备是量子信息产生和传输过程的源头,是实现量子通信的重要前提条件.半导体量子点固体系统具有可集成性和可扩展性的优点,并且与现有的半导体光电子学技术密切相关,近年来在单光子源和纠缠光子对制备方面取得了重要的进展,是未来全固态量子通信的重要元器件.从量子通信的基本原理出发,阐述了制备单光子源和纠缠光子对的重要性,介绍如何解析推导出圆形常规半导体量子点中的电子结构,描述了圆形拓扑绝缘体量子点中边缘态具有双重简并的电子结构,能级间隔与量子点的具体形状无关,并且具有自旋轨道锁定的特性,总结了实验和理论上在利用这一独特的电子结构制备单光子源和纠缠光子对方面取得的重要进展.     

量子稳定子码的码字纠缠

量子计算和量子通信是量子信息科学的两个重要组成部分.量子算法通常用到实系数等权重纯态,其中重要的一类是图态,图态的纠缠已经得到系统的研究.量子通信中不可避免地要用量子纠错码,其中最广泛使用的是与图态紧密相关的量子稳定子码,可以看作是由图态与经典编码两个要素构成的.本文将论证量子编码复杂度与量子码字纠缠的关系.为研究量子码字的纠缠,将证明几何测度、对数鲁棒纠缠和相对熵纠缠等纠缠测度对于量子稳定子码字而言是相等的,纠缠的上下界可由量子编码的生成元确定.用经典编码可以构造一类量子码,称为CSS码.其中最常用的是对偶包含法.对于CSS对偶包含码的码字,证明它的纠缠等于其经典生成元的个数.本文给出Gottesman码以及相关码的纠缠公式,还发展了迭代算法用来数值计算纠缠量.     

耗散腔场中双光子Tavies-Cummings模型量子纠缠分析

用共生纠缠度度量的方法来研究两原子在耗散和非耗散腔场中的量子纠缠.研究结果表明：通过控制相互作用时间能够制备出最大纠缠态;且由于原子的双光子跃迁,导致双光子Tavies-Cummings模型是单光子Tavies-Cummings模型在制备最大纠缠态上所需要的时间的.且原子的自发辐射和腔场的损耗使得两原子的最大相干随时间呈周期性减小.     

J-C模型下双腔双原子的量子纠缠研究

文章选取J-C模型,在此模型下引入双腔双原子体系。考虑这两个原子的纠缠问题,通过泰勒展开计算出此体系中的量子关联concurrence,并最终推导出关于concurrence的方程,这个方程很好地预测了自旋1/2量子纠缠的产生与坍塌。     

Experimental determination of entanglement with a single measurement

Nearly all protocols requiring shared quantum information--such as quantum teleportation or key distribution--rely on entanglement between distant parties. However, entanglement is difficult to characterize experimentally. All existing techniques for doing so, including entanglement witnesses or Bell inequalities, disclose the entanglement of some quantum states but fail for other states; therefore, they cannot provide satisfactory results in general. Such methods are fundamentally different from entanglement measures that, by definition, quantify the amount of entanglement in any state. However, these measures suffer from the severe disadvantage that they typically are not directly accessible in laboratory experiments. Here we report a linear optics experiment in which we directly observe a pure-state entanglement measure, namely concurrence. Our measurement set-up includes two copies of a quantum state: these 'twin' states are prepared in the polarization and momentum degrees of freedom of two photons, and concurrence is measured with a single, local measurement on just one of the photons.     

非旋波近似下双光子J-C模型中的热态纠缠现象

利用共生纠缠度(Concurrence)研究了非旋波近似下,双光子J-C模型中原子和光场间的热态纠缠现象.结果表明:考虑虚光子跃迁时,该耦合系统可以形成纠缠且存在产生纠缠的临界温度Tc.当环境温度低于Tc时,原子和场之间存在纠缠,而且随着温度升高纠缠程度减弱.当环境温度高于Tc时,系统纠缠消失.并发现系统在一定温度下的纠缠特性与原子-实光场和原子-虚光场间的耦合系数(λ、ε)之比有关.     

两全同二能级原子同时与真空腔场相互作用任意态的纠缠

应用负值量子条件熵,研究了在大失谐情况下,两全同二能级原子同时与一真空腔场相互作用任意态纠缠的时间演化.考察了统初态对两原子系之间量子纠缠的影响,并将结果与concurrence的时间演化作了比较.结果表明,负值条件熵能够作为该条件下两全同二能级原子同时与单模腔场相互作用任意态的,容易解析计算的纠缠度.图2,参12.     

双体量子系统的算子权并发度

在Hilbert空间算子理论基础上,通过量子态的约化密度矩阵给出了双体量子系统中算子权并发度的定义,并讨论了其在判断量子态可分性上的有效性.同时研究了此类加权并发度和系统信道的相容性及相关性质.      

Scaling of entanglement close to a quantum phase transition

Classical phase transitions occur when a physical system reaches a state below a critical temperature characterized by macroscopic order. Quantum phase transitions occur at absolute zero; they are induced by the change of an external parameter or coupling constant, and are driven by quantum fluctuations. Examples include transitions in quantum Hall systems, localization in Si-MOSFETs (metal oxide silicon field-effect transistors; ref. 4) and the superconductor-insulator transition in two-dimensional systems. Both classical and quantum critical points are governed by a diverging correlation length, although quantum systems possess additional correlations that do not have a classical counterpart. This phenomenon, known as entanglement, is the resource that enables quantum computation and communication. The role of entanglement at a phase transition is not captured by statistical mechanics-a complete classification of the critical many-body state requires the introduction of concepts from quantum information theory. Here we connect the theory of critical phenomena with quantum information by exploring the entangling resources of a system close to its quantum critical point. We demonstrate, for a class of one-dimensional magnetic systems, that entanglement shows scaling behaviour in the vicinity of the transition point.     

磁场作用下海森堡模型的热纠缠传态

研究了均匀磁场作用下的两量子比特XXZ海森堡模型的热纠缠,并且以此热纠缠混合态作为量子信道传输两量子比特的纠缠纯态.计算出输出态的纠缠度和传态的平均保真度.讨论了温度、磁场、各向异性参数对纠缠度和平均保真度的影响.