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量子纠缠是一种奇特而又非常复杂的纯量子现象,已被广泛应用于量子通信和信息处理中。在凝聚态物理中,研究量子相变时发现量子纠缠在其中起着重要的作用,可利用纠缠的概念描述自旋系统的临界性质。论文研究了一维XY模型的热纠缠和零温纠缠,其主要内容如下:
利用Negativity的定义研究了Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用对自旋为1和混合自旋XY模型(1/2,3/2)纠缠的影响。通过计算两粒子之间的纠缠度N,发现DM相互作用能够加大纠缠度,并且能使自旋为1和混合自旋的两粒子之间纠缠度达到稳定值。自旋之间的交换耦合相互作用有助于加强粒子之间的热纠缠。当交换耦合相互作用比较小时,可以通过加强DM相互作用来提高系统的纠缠度,反之,当DM相互作用比较小时,可以通过加大交换耦合相互作用来提高纠缠度。温度对纠缠度起抑制的作用,温度越高,纠缠度越小。当温度较高时,要使热纠缠达到稳定值则需要更强的DM相互作用。在相同的条件下,大自旋(s=1)两粒子之间的纠缠要小于混合自旋两粒子之间的纠缠。
利用量子重整化群方法研究了一维各向异性XY模型(s=1/2)的量子纠缠与量子相变。把共生纠缠度(块与块之间的纠缠)作为一个序参量来描述系统的临界性质。得到了共生纠缠度在临界点附近的变化趋势,非解析行为和标度行为。对耦合常数多次重整化迭代,发现共生纠缠度在临界点处发生了跃变,并且出现了两个稳定值,这两个值分别对应于两个不同的相,即类Ising相和自旋液相。对于类Ising相共生纠缠为零,说明自旋之间为有序排列不存在量子关联。而自旋液相中量子涨落破坏了长程序,自旋之间存在量子关联。为了分析系统的临界性质,我们取共生纠缠为无量纲常数g的函数(g=1+γ/1-γ,γ为各向异性参数)。发现共生纠缠度一阶导数最大值的对数与系统格点数的对数之间成线性关系,显示了它的标度行为,而且一阶导数最大值的位置gmax随系统尺度的增大逐渐靠近临界点,也显示了标度行为。同时还发现随着系统尺度的无限增大,共生纠缠度的一阶导数在临界点是发散的,说明系统发生的相变为连续相变。