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量子信息学是信息科学与量子力学相结合的新兴交叉学科,开拓了量子力学应用的新天地,为二十一世纪信息科学的发展提供了新的原理和方法。它是利用量子力学的基本原理和基本概念来实现信息处理的科学。量子纠缠作为一种重要资源已被广泛应用于量子信息领域。
在量子计算方面,研究的比较多的是有耦合的量子比特的局域量子纠缠问题。本文主要研究有耦合的量子点系统的纠缠。论文第二章研究了时变外磁场加在单电子和双电子上两量子比特海森堡模型的量子纠缠,得出它们的纠缠度解析表达式。以及临界温度和临界磁场的方程。经研究发现,当加入时变磁场后,纠缠度不仅与温度和关联强度有关,还与磁场,以及自旋方向与磁场方向的夹角有关。通过与恒定磁场对比,纠缠度在时变外磁场下,发生周期性震荡。因此可以通过改变ω来使系统长时间的维持在较高纠缠度。关联强度对系统纠缠度有明显的促进作用,而时变外磁场的磁感应强度却对纠缠度有明显的削弱作用。进而通过调节外磁场和选择合适的材料(关联强度)来有效的控制系统的纠缠。在第三章里讨论了纠缠度与Berry相的关系。借助Mathematica软件描绘出了Berry相位和纠缠度随参数变化的图像。处于旋转磁场中有相互作用的自旋1/2粒子对体系的Berry相不再等于无耦合时两个子系统Berry相位的和,而是发生了Berry相位的剧变,利用该变化可以有效的控制电子Berry位相。耦合的两量子比特系统在纠缠度为零时,Berry相的剧变也为检测系统退纠缠提供了一种新的方法。第四章计算了三量子点体系伊辛模型的哈密顿本征值和本征态的解析解,利用极化矢量和部分熵来度量三粒子体系的纠缠大小。对于三粒子纠缠,强关联将弱化磁场对纠缠度的作用。对比两粒子纠缠,关联强度对三粒子纠缠度的影响呈单调递减趋势。两粒子纠缠对温度和磁场的变化是剧烈的,抗干扰能力相对较弱,三粒子比两粒子纠缠更顽强。