特殊環(huán)境下量子二能級系統(tǒng)動力學性質(zhì)的理論研究.pdf

1、量子信息理論帶來了未來科技的美好前景，同時也帶來了分析傳統(tǒng)微觀量子物理現(xiàn)象的新方法.本論文主要研究了特殊環(huán)境，比如一維自旋鏈，相互作用費米子系統(tǒng)等影響下的簡單量子二能級系統(tǒng)的動力學性質(zhì)，建立了簡單量子系統(tǒng)的性質(zhì)與環(huán)境系統(tǒng)的性質(zhì)之間的聯(lián)系，為量子測量以及多體量子系統(tǒng)的研究提供了新的方法.全文分為六章，其中第二章至第六章為本人工作，內(nèi)容具體安排如下： 第一章簡要介紹了本文的研究背景，包括量子信息中的量子退相干問題，量子糾纏等，以及由

2、此發(fā)展出來的研究量子多體系統(tǒng)的方法. 第二章首先介紹了一維橫場自旋1/2的XY鏈模型，之后研究了與該系統(tǒng)耦合的二能級系統(tǒng)的退相干效應(yīng).結(jié)果表明，對于不同的各項異性參數(shù)r，在弱的外場情況下，系統(tǒng)的退相干效應(yīng)受到很大的影響，而在強的外場情況下，這種影響較??；在相變的臨界線λ=1上，退相干的效應(yīng)會發(fā)生急劇變化.另外，我們計算了有限溫度對二能級系統(tǒng)的退相干效應(yīng)的影響.結(jié)果表明在溫度較高的情況下，量子相變效應(yīng)逐漸被熱力學漲落所淹沒.此外，

3、我們還研究了在橫場自旋鏈環(huán)境的影響下二能級系統(tǒng)的量子Zeno效應(yīng)和量子反Zeno效應(yīng)，討論了系統(tǒng)從量子Zeno效應(yīng)到量子反Zeno效應(yīng)的轉(zhuǎn)變，并且給出了反映在有效衰變幾率上的量子相變信息. 第三章我們研究了自旋鏈誘導(dǎo)下的雙粒子系統(tǒng)量子糾纏性質(zhì)，得到了糾纏度和自旋鏈的量子相變性質(zhì)之間的關(guān)系，發(fā)展了一種探測多體系統(tǒng)性質(zhì)的新方法.我們的研究表明，一個多體系統(tǒng)的性質(zhì)可以反映在與它耦合的雙粒子體系的性質(zhì)上.對于一維XY自旋鏈系統(tǒng)，二粒子系

4、統(tǒng)的糾纏度會在自旋鏈的量子相變臨界點附近發(fā)生劇烈的變化，這種劇烈的變化正是量子相變的一種外在體現(xiàn). 第四章是第二章研究內(nèi)容的一個推廣，通過一個特殊的模型，我們研究了在有BCS相變的費米子環(huán)境作用下，二能級系統(tǒng)的退相干現(xiàn)象，我們研究了系統(tǒng)從零溫到接近相變溫度情況下，二能級系統(tǒng)的退相干效應(yīng)與環(huán)境性質(zhì)之間的關(guān)系. 第五章研究了在自旋鏈環(huán)境作用下，二能級系統(tǒng)在經(jīng)歷一個隨時間均勻變化的外場作用下的Landau-Zener躍遷，我們