两比特海森堡自旋系统中量子密集编码的实现及量子关联的研究

• 作 者: 邹琴
• 出 处: 华东师范大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: Heisenberg模型 Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 内禀退相干 量子密集编码 量子关联

量子信息学是一门新型交叉学科,它将量子力学基本原理运用于信息理论和计算机科学中,借助于纠缠这一重要物理资源可解决许多经典领域的难题,具有无可比拟的优越性。海森堡(Heisenberg)自旋链是凝聚态物理中最简单的自旋链之一,因其良好的纠缠特性、可观测性和可执行性己成为实现量子信息任务的有效载体。本论文主要研究基于两比特海森堡自旋模型中的纠缠资源实施的量子密集编码过程以及该模型的量子关联特性。首先,通过求解Milburn方程,研究了内禀消相干条件下包含Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的两量子比特Heisenberg自旋系统实现的量子密集编码最佳传输容量的演化特性,分析了不同方向DM相互作用、不同初态、各向异性以及内禀消相干因子等参数对最佳编码容量的影响。研究表明：初态的选择对系统密集编码最佳传输容量的影响很大,不同类型初态下密集编码容量的依赖参数不完全相同：当系统初态处于|φ(0)>=c|01>+d}10>形式的非最大纠缠时,引入较弱的DM相互作用z分量可提高最佳编码容量；相位消相干可抑制最佳编码容量的涨落并使其在长时间演化下趋于稳定。研究还发现：内禀消相干下,通过选取合适的最大纠缠初态,系统密集编码的最佳传输容量能够保持理想极大值2；而且无论引入哪个方向的DM相互作用,基于两量子比特Heisenberg自旋系统的最佳编码容量总可优于经典通信的传输容量。其次,通过采用测量诱导扰动(MID)和几何量子失协(GMQD)作为度量方式,本文也研究了内禀退相干下包含DM相互作用的两量子比特Heisenberg自旋系统的量子关联特性,讨论了内外参数对该自旋系统量子关联的影响。分析表明：即使纠缠度为0的可分态也存在非零的MID,在演化过程中关联会反复经历急剧减小又迅速修复的变化过程,且无论是哪一种度量方式都不会出现关联突然死亡的现象；各向异性对体系关联的影响与其取值范围有关,较小的各向异性会增大量子关联,反之则有削弱作用；而且在最大纠缠初态|ψ(0))12=(?)2/2(|00)+|11))情况下,磁场的引入对量子关联没有任何影响,但是对于非纠缠初态,磁场会显著改变体系量子关联的演化行为。