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20世纪末发展起来的量子信息学是量子力学与信息科学相结合的新型产物,它开拓了量子力学应用的新天地,也为21世纪信息科学的发展提供了新的原理和方法。量子信息学可以突破现有信息技术的物理极限,解决许多经典信息学不能完成的信息处理问题。量子纠缠作为量子信息的基础,无论是在理论研究中还是在实验测量中都是被广泛关注的研究对象。海森伯模型作为量子信息领域最简单又实际的固态系统,被认为是实现量子计算和量子通信最有前景的物理体系之一。又因为自旋链本身具有良好的纠缠特性,所以海森伯自旋模型成为研究有限温度下的量子纠缠的热点。在各种条件下的海森伯自旋模型中,对粒子间的热纠缠现象的研究已经取得了比较好的成绩。最近,如何在更高的温度下获得纠缠引起了人们的极大兴趣。
本文引用negativty概念,研究了非均匀磁场作用下,两(1/2,1)混合自旋海森伯模型的热纠缠。首先我们研究了海森伯各向同性XY模型,分析了自旋相互作用参数λ和磁场不均匀度b对体系纠缠的影响。我们发现最大纠缠和纠缠的临界温度都随着自旋相互作用参数λ的变大而增加,这表明自旋相互作用参数λ能够抑制温度对纠缠的影响,通过调节自旋相互作用参数λ,能得到更高温度下的纠缠。另外,随着磁场不均匀度b的变大,纠缠的临界温度也增加了,但是相比于均匀磁场,非均匀磁场作用下的最大纠缠减小了,即磁场不均匀度b不能提高体系的最大纠缠;这意味着磁场的不均匀度b也能在一定程度上抑制温度对纠缠的破坏,所以我们可以通过调控磁场不均匀度b来提高纠缠的临界温度,虽然其减小了纠缠的最大值,但是总可以在给定温度条件下为系统找到最合适的纠缠状态。
最后,我们研究了海森伯各向异性XY模型,讨论了各向异性参数γ和磁场不均匀度b对体系纠缠的影响。结果发现,随着各向异性参数γ的变大,最大纠缠和纠缠的临界温度都得到了提高,即各向异性参数γ也能够抑制温度对纠缠的影响,通过调节各向异性参数γ,也能得到更高温度下的纠缠。而磁场的不均匀度b只能提高纠缠的临界温度,不能提高体系的最大纠缠,这一点与各向同性相吻合。另外,我们还研究了完全不均匀磁场下的纠缠,分析了体系的negativity值随温度T和磁场不均匀度b的变化情况。发现纠缠在这种情况下,先是随着b的增大比较快地增加到它的最大值,然后再缓慢地减小;我们还注意到,在完全不均匀磁场作用下时,体系的纠缠具有比较大的临界温度。