固态自旋系统中的量子纠缠和量子相变

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本文主要研究了一维固态自旋链系统中基态的量子纠缠特性。通过密度矩阵重整化群的方法,研究了不同系统中的基态纠缠。利用基态纠缠和保真度判定系统中的临界行为——量子相变。 本文根据量子纠缠的不同度量方式,利用密度矩阵重整化群的方法,研究了自旋为1/2的一维固态自旋链系统中的基态的量子纠缠特性,例如畴壁中的一维反铁磁海森堡链、交替磁场中的伊辛链和边缘掺杂的一维反铁磁海森堡链。对于畴壁中的一维反铁磁海森堡链的基态纠缠的研究表明,奇数边的纠缠随着磁场的增加而下降,偶数边的纠缠随着磁场的增加而上升。在一定值的磁场下,奇数和偶数边的纠缠相等。随着磁场的进一步增大,偶数边的纠缠会大于奇数边的纠缠。纠缠熵随着子系统粒子数的增大而增大,最后趋于稳定。奇数子系统的纠缠熵先减小,然后略有增大。对于交替磁场中的伊辛链,所有的纠缠熵都随着交替磁场的增大而减小。本文利用密度矩阵重整化群方法来研究熵的对数行为。研究结果表明对数行为没有随交替磁场变化而变化。对于边缘掺杂的一维反铁磁海森堡链,纠缠熵随子系统的增大而增大,由于有限系统的作用,纠缠熵将接近一个常数。当自旋为1/2的链中加入自旋为1的掺杂时,自旋为1的掺杂会增加纠缠熵。 本文根据量子信息论和量子多体理论的学科特点,利用基态纠缠判定系统中的临界行为——量子相变,研究了各向异性的相互作用对保真度和纠缠熵的影响,分析了保真度和纠缠熵与量子相变之间的关系。首先,通过密度矩阵重整化群研究了反铁磁-铁磁交替海森堡链中的保真度和纠缠熵。保真度和纠缠熵可以很好地判定该系统中的量子相变。其次,讨论了自旋为1的易磁化轴反铁磁海森堡链的量子相变。结果表明,保真度可以很好地判定该系统中的量子相变。由于纠缠熵的单配性,纠缠熵却不能很好判定该系统中的量子相变,而纠缠熵的一阶导数却可以判定该系统中的量子相变。
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