导读:本文包含了自旋关联论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:相图,扩展Hubbard模型,U(1)自旋各向异性,弱耦合
自旋关联论文文献综述
丁汉芹,张军[1]（2019）在《U(1)自旋交换下的一维关联电子体系的相图》一文中研究指出在弱耦合区域和电子浓度半满情况下,我们研究了一维U(1)自旋各向异性的t-U-J-V模型的基态特性.通过组合玻色化和重整化群分析的场论方法,我们获得了量子相图.基态中包含二个有自旋激发能隙的自旋密度波(SDW)和键序自旋密度波(BSDW)的绝缘相以及二个无自旋激发能隙的Mott绝缘体(MI)和Haldane绝缘体(HI).研究结果揭示了各向异性的相互作用对一维关联电子体系的低能物理有着重要的影响.(本文来源于《新疆大学学报(自然科学版)》期刊2019年04期）
张国清[2]（2019）在《自旋链与开放系统中量子关联和量子相变的研究》一文中研究指出量子信息学是一门以量子力学交叉信息科学发展而来的新兴学科。以量子力学作为理论基础,使得量子信息理论有着很多比经典信息理论优越的性质,尤其是在信息搜索和通信安全方面。当下正是前所未有的信息时代,互联网、大数据和人工智能等的高速发展依赖于信息处理速度和传播安全,而经典信息理论在这种日新月异的环境下越发显得捉襟见肘,正是量子信息理论的发展给了未来更多的可能。基于量子快速傅立叶变换的各种量子算法使得信息搜索和大数分解任务能够大幅突破经典算法的局限,而量子态不可克隆则给予量子密钥分发和保密通信理论上真正的安全。这门年轻的学科已然成为下一代计算机系统最坚实的理论基础,引起人们的广泛关注,寄托了人类对未来美好的憧憬。同时,量子信息学也为物理学的其他分支注入新的血液,例如量子信息的理论和实验促使了光学和原子分子物理的发展也为凝聚态物理等学科提供新的研究思路和方法。量子信息与经典信息的不同来自于量子系统的非经典关联,即量子关联,这也是实现各种量子信息任务不可或缺的资源。量子纠缠、量子谐错以及量子相干等量子关联被普遍认为是量子信息任务所需的物理资源而受到广泛的关注和研究。一方面,量子关联使得即使抛开传统的序参量和对称性破缺也能够研究量子相变和临界行为而成为凝聚态物理中一个研究热点。近年来,很多量子信息中的物理量,例如迹距离、保真度、量子纠缠和量子相干等都成功刻画了多体系统中的量子相变和临界行为。另一方面,量子关联作为物理资源是很脆弱的,周围环境噪声会诱发退相干而破坏量子关联,这也是实现量子计算必须要克服的障碍之一。因此,研究开放系统中量子关联的动力学规律和调控环境噪声的退相干对量子关联的影响就显得尤为必要。在本篇论文中,我们首先应用重整化群方法来研究多体系统的量子关联和量子相变问题。我们用实空间重整化群方法研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的XY自旋链中的相对熵相干性和Bell不等式破坏,发现相对熵相干性和Bell不等式破坏的一阶导数在量子相变点附近具有奇异性。通过对不同尺寸系统的重整化分析,发现在量子相变点附近重整化后的相对熵相干性和Bell不等式破坏满足一系列有限尺度线性行为并且服从普适的标度率。这些标度率的指数和量子相变区域的关联长度指数有着直接的关联。接着,我们利用密度矩阵重整化群(DMRG)方法研究了多体纠缠在各向异性XYZ自旋链量子相变点附近的行为,包括最近相邻相互作用的各向异性XYZ自旋链和次近相邻相互作用的各向异性XYZ自旋链。研究发现多体纠缠在所研究模型的量子相变点附近会剧烈变化并且剩余对全部纠缠比会在相变点达到最大值。结果表明不论是多体纠缠本身还是剩余对全部纠缠比都可以作为探测该模型量子相变的物理量。同时我们还发现次近邻相互作用强度和发生量子相变时的横向磁场强度之间存在一个线性关系,这个关系可以同时通过多体纠缠和相对熵相干性观察到。本篇论文的另一个重点是研究量子关联的动力学性质。我们结合矩阵积态和含时变分原理研究了无限长度相互作用Ising自旋链中纠缠产生、退相干过程与动态量子相变之间的关系。利用多体纠缠和相对熵相干性随时间演化的行为,我们发现在动态量子相变发生的区域内多体纠缠快速增加的同时相对熵相干性则是到达它的局域最小值,这意味着纠缠的产生得到加速和相干性得到回复这两个现象是可以同时出现在动态量子相变区域的。进一步,我们揭示了退相干和纠缠产生与横向磁场强度之间存在幂定理关系。退相干和纠缠产生的这个动力学特性可用于制备高相干强纠缠态,为复杂量子任务提供可能性。另一方面,我们利用级联动力学方程研究了玻色环境中具有量子记忆辅助的熵的不确定度和量子速度极限的动力学行为。发现弱测量可以在系统含时演化过程中压制熵的不确定度而不同弱测量强度下的量子速度极限则会有个周期性的交错,这种交错现象会因系统耦合强度增加而消失。弱测量压制系统含时演化过程中熵的不确定度这一现象同时也在有限温度玻色环境中观察到。我们还考虑了旋转波项的作用并且发现旋转波近似对于量子速度极限的研究是一个合适的近似而对于有量子记忆辅助的熵的不确定度的研究则不适用。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-04-01）
孙继荣,张远波,成昭华,孙阳,禹日成[3]（2019）在《关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展》一文中研究指出关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。(本文来源于《中国基础科学》期刊2019年01期）
杨阳,王安民,曹连振,赵加强,逯怀新[4]（2018）在《与XY双自旋链耦合的双量子比特系统的关联性与相干性》一文中研究指出研究了双量子比特系统中在具有Dzyaloshinsky-Moriya相互作用的独立XY自旋链环境下的相干性与关联性动力学.推导出相干性与关联性的演化规律.发现在自旋链的临界点附近,当t<t_0时,系统相干性的演化与经典关联完全相同;而在t>t_0时,则与量子关联完全相同;在t_0时刻,量子关联突变为经典关联.(本文来源于《物理学报》期刊2018年15期）
张登玉,谢利军[5]（2018）在《具有多重最近邻相互作用的自旋环境中的量子关联动力学》一文中研究指出研究了具有多重最近邻相互作用的自旋环境中的量子关联动力学。讨论了系统与环境的耦合强度及最近邻相互作用对量子失协的影响。结果表明:量子失协随着最近邻相互作用的增强而减弱。强耦合情况下,最近邻相互作用对量子失协衰减的影响非常明显。此外,还发现了环境中系统的量子失协比量子纠缠更持久。(本文来源于《衡阳师范学院学报》期刊2018年03期）
张瑞江[6]（2018）在《单自旋翻转一维费米气体的关联函数研究》一文中研究指出一维量子气体的研究多年来一直是冷原子物理领域的热点之一。根据系统的成分,量子气体可以分为费米、玻色和玻色费米混合物;根据系统中粒子的排布情况,可以分为连续模型和格点模型。本文主要简单介绍连续模型中关联函数的推导以及对单粒子翻转吸引费米气体模型中关联函数进行数值计算和分析。本文主要对一维模型做了简单介绍,然后在不同的连续模型背景下,把模型中对应的各种关联函数进行了精确计算。从玻色系统出发,利用波函数的交换对称性和算符之间的对易关系,将模型中的单体关联,二阶关联以及高阶局域关联进行了解析推导。进而利用玻色系统中的计算思路将无自旋费米系统中的关联函数也进行计算,然后在无自旋费米系统中加入自旋这一自由度,系统就变成了Gaudin-Yang模型。文中主要研究的模型为一个粒子自旋向下其余粒子自旋向上,吸引相互作用的特殊Gaudin-Yang模型,也即单自旋翻转费米气体。自旋向下的粒子相对于其余粒子可视为杂质,然后利用与前两个模型相同的方法对关联函数解析推导出表达式,接着利用Bethe Ansatz(BA)方法将系统所对应的一次量子化波函数进行了解析推导,并用数值对模型所对应的BA方程组进行求解,得出每个粒子所对应的准动量以及系统的自旋快度,随后把它们带入波函数的表达式中,再利用蒙特卡洛方法对函数表达式的多重积分进行计算,从而得到关联函数的数值结果。最后将单体关联函数和二阶关联函数在不同相互作用强度下作图。对比得出,向上自旋粒子的单体关联和二阶关联函数图像形状随相互作用强度变化,在尖端部分变的更窄,但趋势保持不变;将上下自旋粒子之间的二阶关联函数作图发现,有自旋向下粒子存在的位置,发现自旋向上粒子的概率很大,随着相互作用的增强,概率不断变大。说明吸引相互作用只对自旋相反粒子之间的关联有影响。(本文来源于《山西大学》期刊2018-06-01）
苏晓飞[7]（2018）在《低维平带强关联系统中自旋波激发及其拓扑性质的研究》一文中研究指出自从拓扑绝缘体被发现以来,对能带拓扑性质的研究一直是凝聚态物理学中最活跃的研究领域之一。拓扑带结构不是电子费米系统所特有的。近些年,人们发现玻色型激发同样拥有拓扑非平庸的带结构,如拓扑光子,拓扑声子激发,拓扑磁振子。这篇博士论文,除了系统的介绍拓扑磁振子和平带的基本理论外,主要包含作者读博期间关于Hubbard模型的铁磁自旋波激发的以下两项研究:(1)一维平带巡游铁磁体中的拓扑磁振子近几年,对拓扑磁振子的研究也引起了人们极大的研究兴趣。不仅因为理论本身的意义,而且它在磁振子自旋电子器件中有潜在的应用价值。已有的拓扑磁振子的理论模型有一个共同特点:它们都是基于局域自旋模型。那么存不存在非局域自旋模型,也就是说在巡游自旋系统中存在拓扑磁振子吗?我们研究一个一维平带Tasaki模型,这个模型可以看作四分之一填充的周期性安德森模型,即在每两个传导电子之间有一个局域的杂质原子并与之杂化,我们同时考虑了传导电子的Hubbard排斥相互作用。Hubbard排斥相互作用会导致系统处于自旋完全极化的铁磁态。我们把系统投影到低能平带上,然后使用严格对角化的方法,获得了系统的自旋波激发。我们发现随着Hubbard相互作用的增加,声学支和光学支之间的能隙先闭合,再打开。这就暗示了可能存在磁振子的拓扑相变。为了确定这种相变是不是拓扑相变,我们计算了声学支的Berry相位,发现在能隙的闭合再打开的过程中,声学支的Berry相位会从零变为π,同时也发现了相变后的确存在在隙边界态。这些结果表明这个相变是拓扑相变。我们首次在巡游模型中实现了由Hubbard相互作用驱动的拓扑磁振子激发。(2)近平带拓扑Hubbard模型的铁磁性和自旋波激发早期,Mielke和Tasaki严格证明了一类平带Hubbard模型的巡游铁磁性。当低能平带被填充一半或接近一半时,基态表现为自旋完全极化的铁磁态。在Mielke和Tasaki构建的模型中,它们的平带都是拓扑平庸的。自从拓扑绝缘体发现之后,人们希望能在拓扑绝缘体中发现分数量子霍尔效应(FQHE)。一个拓扑非平庸的平带被认为是实现FQHE的关键。为此,对拓扑非平庸的平带的研究引起了人们广泛的研究兴趣。以前关于拓扑平带的工作大都关注拓扑平带的分数电荷激发,很少涉及它的磁激发。在这一部分,我们研究一个1/4填充的拓扑平带Hubbard模型的自旋波激发谱。它的跃迁项是一个近平带的手征π通量模型。在半满时,当跃迁与自旋无关时它是一个陈绝缘体,当跃迁与自旋有关时,它是个Z2拓扑绝缘体。足够强的排斥Hubbard相互作用导致基态成为铁磁态。当Hubbard相互作用U小于带间隙时,我们把系统投影到低能近平带上,此时的希尔伯特空间维度随格点数线性增加,然后使用严格对角化的方法,获得了的自旋-1激发谱。由自旋-1激发能必须大于或等于零的条件,我们获得一个临界Uc。当U≥Uc时,基态处于自旋完全极化的铁磁态。自旋-1激发谱包含两个低能集体激发模式:自旋波激发,和一个高能的斯通纳连续谱。我们发现在自旋波激发谱中存在一个极小值,类似于反铁磁中的旋子模式。对于陈绝缘体,激发谱是无能隙的归功于对称性自发破缺;对于Z2拓扑绝缘体,激发谱是有能隙的。在U远小于带间隙时,我们的结果可以看作系统的严格解。我们的自旋波激发谱与玻色化方法的结果存在明显的差别,这可能是因为玻色化方法忽略了自旋波之间的相互作用和近平带对自旋波激发谱的贡献,而我们的结果恰恰包含了它们的贡献。(本文来源于《南京大学》期刊2018-05-01）
刘程程[8]（2018）在《自旋系统中多体量子关联与量子相变研究》一文中研究指出量子关联由于它的非经典关联特性,可以当成重要资源应用于量子信息处理过程中,因此引起人们的关注。量子自旋系统由于其具有着丰富的关联特性,在凝聚态物理中有着广泛的应用。自旋系统主要的研究方向有两个,一个是探讨低温或零温下量子关联(或纠缠)和量子相变的关系,另一个是研究有限温度引发的热涨落与量子关联的关系。本文主要研究了一维固态自旋链系统中多体量子关联度量的特性。通过量子重整化群的方法,我们研究了不同系统中的基态关联与量子相变的关系。研究成果如下:(1)主要研究了在Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用和外磁场B作用下的,由两个玻色子和一个费米子组成的叁体混合自旋XXZ模型的热纠缠。两种情况被考虑:一个子系统(1/2,1/2)包含两个自旋1/2的费米子,另一个子系统(1/2,1)包含一个自旋1/2的费米子和一个自旋为1的玻色子。我们详细讨论了温度T,DM相互作用参数D,外磁场强度B和耦合强度J对费米系统和混合的费米-玻色系统量子纠缠的影响。结果表明上面提到的这些因素都能够用来操控混合自旋模型中任意两体粒子之间的纠缠转化。它提供了新的思路来揭示系统的量子性质与宏观状态变量之间的相互作用关系,同时为量子纠缠调控和量子通信的实现提供了一个理论依据。(2)基于重整化群方法,我们研究了一维各向异性XY模型中DM相互作用和各向异性参数对π-tangle和量子相变的影响。在这个模型中,DM相互作用和各向异性参数可以影响相图。各项异性参数由于使自旋成对排列抑制纠缠,而DM作用可以通过量子涨落的产生来恢复被破坏的纠缠。当DM相互作用的值固定时,随着量子重整化次数的增加,π-tangle演变成两个不同的值,把系统分成了两个相,即为自旋固相和Neel相。同时,随着自旋链的粒子数变得越来越大,π-tangle缓慢减小,但是最终它们都趋于一个固定值。此外,在我们的模型中,相邻的叁体纠缠,在临界点展示出最大值,而这和两体系统是不同的。然后,我们详细分析了π-tangle的非解析行为和标度行为,发现系统临界指数和关联长度指数之间存在倒数的关系,这些结果表明量子纠缠的行为可以帮助我们很好的观测模型的量子临界性质。(3)应用量子重整化群方法,我们用量子失协(Quantum discord)QD和Bell-CHSH不等式研究了横向Ising模型中量子关联和量子相变的关系。结果表明在经过几次重整化迭代之后,这两种关联度量都能演化成两个不同值,它们和系统两个不同的相紧密联系在一起,即长程有序Ising相和铁磁相。此外,无论外磁场强度g的值是多少,也不管迭代次数为多少,量子非局域性总是存在于长程有序Ising相中,也就是说,量子非局域性不仅一直存在于一个块的两个粒子中,也存在于相邻的两个块之间。然而,当系统的尺度变得非常大时,在铁磁相中,块-块之间的关联不足以违背Bell-CHSH不等式。其次,当系统违背Bell-CHSH不等式时,它满足量子非局域性,说明系统必然是纠缠的,反过来说,如果系统不违背Bell-CHSH不等式,这个系统可能是纠缠的,也可能不是。同时,QD的一阶偏导有效的描述了系统的临界行为。最后,我们发现临界指数和关联长度指数在临界点附近有一个关系。这也进一步说明QD和Bell非局域性都能够很好的帮助我们观测此自旋模型的临界性质。(4)应用量子重整化群方法,我们研究了在自旋XXZ模型中基于协信息的局域量子相干,量子不确定度以及量子相干的非局域优势的关系和它们在量子相变中的应用。结果展示在自旋XXZ模型中局域的量子不确定的值和量子相干取局域的可观测量σ2时所取得的值是一样的,而且这个性质同样适用于多体系统中。因此,对于自旋XXZ模型,选取局域的可观测量σ2,我们可以直接获取由量子不确定度测量得到的量子关联以及量子相干。我们也研究了这种模型的相干非局域优势,结果说明不论各项异性参数的具体取值怎样,也不管重整化的迭代次数是多少,这种模型的子系统的态的相干都是不可以导引的,这个结论同样适用于一个块的两个粒子以及相邻的两个块之间。此外,经过足够次数的重整化迭代后,量子相干和不确定度可以演成两个不同的固定值,这和系统的两个不同的相紧密相联,即自旋液相和Neel相。进一步,量子相干的非局域优势的非解析和标度行为被详细分析,我们发现,相干的非局域优势能很好的表征系统的量子临界性质。(本文来源于《安徽大学》期刊2018-05-01）
王浩羽,廖艳华[9]（2017）在《几何阻挫对自旋叁角形格点的磁化与自旋关联的影响》一文中研究指出利用反铁磁叁角形伊辛模型,引入热力学配分函数,研究了几何阻挫对自旋叁角形格点的磁化与自旋关联的影响。研究表明:由于外加磁场和格点间交换强度之间的竞争,磁场在磁化叁角形格点时产生磁化台阶,且此台阶的长度与交换强度大小有关;同时,几何阻挫能减弱格点间的自旋关联强度,使叁角形格点在强交换强度的影响下仍然呈现铁磁与反铁磁的混合态。这与一维线性格点有较大不同。(本文来源于《湖北理工学院学报》期刊2017年06期）
杨晶[10]（2017）在《一维海森堡自旋系统的量子关联》一文中研究指出量子关联在量子信息处理与量子计算中起关键作用,如何高效保存和操控各种物理体系的量子关联被人们高度关注。海森堡自旋链模型有较好的操作性且便于量子计算,且多体自旋相互作用在准一维磁体中起到重要作用,具有叁自旋相互作用的自旋链系统被广泛研究及应用。由于系统不可避免的与环境相互作用会导致量子系统的退相干(Decoherence),在量子信息处理工程中量子系统在环境中的动力学演化以及各种量子关联的动力学演化具有重要的实际意义。本文主要研究了以下几个方面:第一章绪论介绍了一些常用的两体系统和叁体系统量子关联的度量方法,例如两体concurrence、量子失协、几何量子失协、叁体Negativity、叁体量子失协、测量诱导扰动。此外还介绍了量子相变以及海森堡自旋链模型。第二章研究了热平衡状态下同时具有两种叁体相互作用海森堡XXZ自旋链的量子关联特性,分析了纠缠和几何量子失协随两种叁体相互作用,磁场,各向异性参数,自旋耦合常数,温度的变化以及与量子相变的关系.研究表明:量子纠缠和几何失协都可以清晰的表征本模型系统的量子相变现象;随着XZX+YZY型叁体相互作用的增加量子纠缠和几何失协即使在高温时也可达到最大值;几何失协比量子纠缠更全面地描述了量子关联;XZY-YZX型叁体相互作用的增加对量子纠缠有抑制作用;XZY-YZX型叁体相互作用在一定区域内的增加对几何失协有抑制作用,在另一区域的增加可使几何失协增大到一个稳定的非零值.增大磁场和自旋耦合常数,减小各向异性参数会使纠缠的临界温度变大;调节自旋耦合常数可更有效的使量子纠缠和几何失协在高温时仍有一个较大的值.同时发现,在磁场0<B<5和各向异性参数-1<Jz<10的区域两种量子关联都可以维持在最大值.第叁章研究了具有两种叁体相互作用的XXZ海森堡自旋链的量子失协与量子纠缠的特性。我们的研究发现量子失协和量子纠缠都可以探测本模型的量子相变点。在所有情形中两种叁体相互作用的协同作用对有效保存量子失协的效果最好。与XZY-YZX或者XZX+YZY叁体相互作用单独作用相比,二者的协同作用对增强量子失协抵抗高温的能力最有效。尽管增大XZY-YZX或者XZX+YZY叁体相互作用都可以增强量子失协抵抗高温的能力,但两种叁体相互作用的协同作用效果最好。此外两种叁体相互作用的协同作用对增大量子失协的幅值,以及量子失协保持最大值的磁场范围和各向异性参数范围的效果最好。第四章主要研究了 XXZ海森堡自旋链模型的叁体量子纠缠和叁体测量诱导扰动在Ornstein-Uhlenbeck噪声环境中的演化特性。分析了噪声带宽、两种叁体相互作用,磁场对叁体量子纠缠和叁体测量诱导扰动演化的影响。研究发现:相比于Markov极限情形、short-time极限情形,non-Markovian环境对于长时间保存叁体纠缠和叁体测量诱导扰动更有效。short-time极限近似比Markov极限近似更有实际意义。叁体测量诱导扰动不发生突然死亡现象,以渐进的形式减小为0,而叁体纠缠会发生纠缠突然死亡现象,且叁体测量诱导扰动的衰减时间远大于叁体纠缠的衰减时间。这说明叁体测量诱导扰动比纠缠更稳健,因此也许叁体测量诱导扰动比纠缠更适合作为量子信息处理的资源。相比于XZY-YZX叁体相互作用,增加XZX+YZY叁体相互作用更能增大叁体测量诱导扰动和叁体纠缠的幅值以及纠缠死亡时间。随着磁场的增加,叁体测量诱导扰动和叁体纠缠减小,但对叁体测量诱导扰动和叁体纠缠的衰减周期没有明显影响。研究表明通过调节XZX+YZY叁体相互作用也许可以更有效的保存和操控叁体量子关联,这也为量子信息处理和量子计算的实验提供了理论支持。第五章研究了具有两种叁体相互作用的XXZ海森堡自旋链模型的叁体量子关联和两体量子关联。对比分析了该模型的叁体测量诱导扰动、叁体纠缠、两体失协、两体纠缠之间的关系。详细讨论了XZX+YZY和XZY-YZX两种叁体相互作用对叁体和两体量子关联的影响。我们发现在本模型中,XZY-YZX叁体相互作用可以增加叁体和两体量子关联的稳健性,XZX+YZY叁体相互作用可以增加叁体量子关联的稳健性,但可能会减小两体量子关联的稳健性。叁体测量诱导扰动对抗温度的能力最强,两体纠缠最弱。当XZX+YZY或XZY-YZX叁体相互作用相对较大时,叁体纠缠甚至比两体量子失协更稳健。XZX+YZY和XZY-YZX叁体相互作用的协同作用甚至可以在高温环境中产生纠缠。当磁场为负时,两种叁体相互作用那个的协同作用对保存叁体和两体量子关联的效果最好;当磁场为正时,XZY-YZX叁体相互作用单独作用对保存叁体和两体量子关联的效果更好。(本文来源于《湖北师范大学》期刊2017-05-01）
自旋关联论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
量子信息学是一门以量子力学交叉信息科学发展而来的新兴学科。以量子力学作为理论基础,使得量子信息理论有着很多比经典信息理论优越的性质,尤其是在信息搜索和通信安全方面。当下正是前所未有的信息时代,互联网、大数据和人工智能等的高速发展依赖于信息处理速度和传播安全,而经典信息理论在这种日新月异的环境下越发显得捉襟见肘,正是量子信息理论的发展给了未来更多的可能。基于量子快速傅立叶变换的各种量子算法使得信息搜索和大数分解任务能够大幅突破经典算法的局限,而量子态不可克隆则给予量子密钥分发和保密通信理论上真正的安全。这门年轻的学科已然成为下一代计算机系统最坚实的理论基础,引起人们的广泛关注,寄托了人类对未来美好的憧憬。同时,量子信息学也为物理学的其他分支注入新的血液,例如量子信息的理论和实验促使了光学和原子分子物理的发展也为凝聚态物理等学科提供新的研究思路和方法。量子信息与经典信息的不同来自于量子系统的非经典关联,即量子关联,这也是实现各种量子信息任务不可或缺的资源。量子纠缠、量子谐错以及量子相干等量子关联被普遍认为是量子信息任务所需的物理资源而受到广泛的关注和研究。一方面,量子关联使得即使抛开传统的序参量和对称性破缺也能够研究量子相变和临界行为而成为凝聚态物理中一个研究热点。近年来,很多量子信息中的物理量,例如迹距离、保真度、量子纠缠和量子相干等都成功刻画了多体系统中的量子相变和临界行为。另一方面,量子关联作为物理资源是很脆弱的,周围环境噪声会诱发退相干而破坏量子关联,这也是实现量子计算必须要克服的障碍之一。因此,研究开放系统中量子关联的动力学规律和调控环境噪声的退相干对量子关联的影响就显得尤为必要。在本篇论文中,我们首先应用重整化群方法来研究多体系统的量子关联和量子相变问题。我们用实空间重整化群方法研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的XY自旋链中的相对熵相干性和Bell不等式破坏,发现相对熵相干性和Bell不等式破坏的一阶导数在量子相变点附近具有奇异性。通过对不同尺寸系统的重整化分析,发现在量子相变点附近重整化后的相对熵相干性和Bell不等式破坏满足一系列有限尺度线性行为并且服从普适的标度率。这些标度率的指数和量子相变区域的关联长度指数有着直接的关联。接着,我们利用密度矩阵重整化群(DMRG)方法研究了多体纠缠在各向异性XYZ自旋链量子相变点附近的行为,包括最近相邻相互作用的各向异性XYZ自旋链和次近相邻相互作用的各向异性XYZ自旋链。研究发现多体纠缠在所研究模型的量子相变点附近会剧烈变化并且剩余对全部纠缠比会在相变点达到最大值。结果表明不论是多体纠缠本身还是剩余对全部纠缠比都可以作为探测该模型量子相变的物理量。同时我们还发现次近邻相互作用强度和发生量子相变时的横向磁场强度之间存在一个线性关系,这个关系可以同时通过多体纠缠和相对熵相干性观察到。本篇论文的另一个重点是研究量子关联的动力学性质。我们结合矩阵积态和含时变分原理研究了无限长度相互作用Ising自旋链中纠缠产生、退相干过程与动态量子相变之间的关系。利用多体纠缠和相对熵相干性随时间演化的行为,我们发现在动态量子相变发生的区域内多体纠缠快速增加的同时相对熵相干性则是到达它的局域最小值,这意味着纠缠的产生得到加速和相干性得到回复这两个现象是可以同时出现在动态量子相变区域的。进一步,我们揭示了退相干和纠缠产生与横向磁场强度之间存在幂定理关系。退相干和纠缠产生的这个动力学特性可用于制备高相干强纠缠态,为复杂量子任务提供可能性。另一方面,我们利用级联动力学方程研究了玻色环境中具有量子记忆辅助的熵的不确定度和量子速度极限的动力学行为。发现弱测量可以在系统含时演化过程中压制熵的不确定度而不同弱测量强度下的量子速度极限则会有个周期性的交错,这种交错现象会因系统耦合强度增加而消失。弱测量压制系统含时演化过程中熵的不确定度这一现象同时也在有限温度玻色环境中观察到。我们还考虑了旋转波项的作用并且发现旋转波近似对于量子速度极限的研究是一个合适的近似而对于有量子记忆辅助的熵的不确定度的研究则不适用。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
自旋关联论文参考文献
[1].丁汉芹,张军.U(1)自旋交换下的一维关联电子体系的相图[J].新疆大学学报(自然科学版).2019
[2].张国清.自旋链与开放系统中量子关联和量子相变的研究[D].浙江大学.2019
[3].孙继荣,张远波,成昭华,孙阳,禹日成.关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展[J].中国基础科学.2019
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标签：相图; 扩展Hubbard模型; U(1)自旋各向异性; 弱耦合;