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Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和内禀消相干对基于两量子比特Heisenberg自旋系统的量子密集编码的影响

邹琴 胡小勉 刘金明

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和内禀消相干对基于两量子比特Heisenberg自旋系统的量子密集编码的影响

邹琴, 胡小勉, 刘金明
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  • 通过求解Milburn方程, 研究了内禀消相干条件下包含Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用的两量子比特Heisenberg自旋系统实现的量子密集编码最佳传输容量的演化特性, 分析了不同方向DM相互作用、不同初态、各向异性以及内禀消相干因子等参数对最佳编码容量的影响. 研究表明: 初态的选择对系统密集编码最佳传输容量的影响很大, 不同类型初态下密集编码容量的依赖参数不完全相同; 当系统初态处于c|01+ d|10 形式的非最大纠缠时, 引入较弱的DM相互作用z分量可提高最佳编码容量; 相位消相干可抑制最佳编码容量的涨落并使其在长时间演化下趋于稳定. 研究还发现: 内禀消相干下, 通过选取合适的最大纠缠初态, 系统密集编码的最佳传输容量能够保持理想极大值2; 而且无论引入哪个方向的DM相互作用, 基于两量子比特Heisenberg自旋系统的最佳编码容量总可优于经典通信的传输容量.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11174081, 11034002, 11134003, 11104075)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB921602, 2012CB821302)资助的课题.
    [1]

    Ekert A K 1991 Phys. Rev. Lett. 67 661

    [2]

    Bennett C H, Brassard G, Crépeau C, Jozsa R, Peres A, Wootters W K 1993 Phys. Rev. Lett. 70 1895

    [3]

    Bennett C H, Wiesner S J 1992 Phys. Rev. Lett. 69 2881

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    Barenco A, Ekert A K 1995 J. Mod. Opt. 42 1253

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    Hao J C, Li C F, Guo G C 2001 Phys. Rev. A 63 054301

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    Zhang J, Xie C D, Peng K C 2002 Phys. Rev. A 66 032318

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    Liu X S, Long G L, Tong D M, Li F 2002 Phys. Rev. A 65 022304

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    Li L Z, Qiu D W 2007 J. Phys. A: Math. Theor. 40 10871

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    [10]

    Horodecki M, Piani M 2012 J. Phys. A: Math. Theor. 45 105306

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    Yang Y G, Xia J, Jia X, Zhang H 2012 Int. J. Theor. Phys. 51 1917

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    Quek S, Li Z, Yeo Y 2010 Phys. Rev. A 81 024302

    [13]

    Shadman Z, Kampermann H, Macchiavello C, Bruss D 2010 New J. Phys. 12 073042

    [14]

    Metwally N 2011 J. Phys. A: Math. Theor. 44 055305

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    Mattle K, Weinfurter H, Kwait P G, Zeilinger A 1996 Phys. Rev. Lett. 76 4656

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    Wang X G 2001 Phys. Rev. A 64 012313

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    Li D C, Cao Z L 2008 Eur. Phys. J. D 50 207

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    Huang H L, Sun Z Y 2014 Appl. Mech. Mater. 446-447 986

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    Dzyaloshinskii I 1958 J. Phys. Chem. Solid 4 241

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    Moriya T 1960 Phys. Rev. Lett. 4 228

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    Carmichael H J 1993 An Open Systems Approach to Quantum Optics (Berlin: Springer Verlag)

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    [3] 王彦辉, 夏云杰. 具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的三量子比特海森伯模型中的对纠缠. 物理学报, 2009, 58(11): 7479-7485. doi: 10.7498/aps.58.7479
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    [5] 陈爱民, 刘东昌, 段佳, 王洪雷, 相春环, 苏耀恒. 含有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的自旋1键交替海森伯模型的量子相变和拓扑序标度. 物理学报, 2020, 69(9): 090302. doi: 10.7498/aps.69.20191773
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    [14] 董丹娜, 蔡理, 李成, 刘保军, 李闯, 刘嘉豪. 界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用下辐射状磁涡旋形成机制. 物理学报, 2018, 67(22): 228502. doi: 10.7498/aps.67.20181392
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    [16] 姜春蕾, 刘晓娟, 刘明伟, 王艳辉, 彭朝晖. 内禀退相干下海森伯XY模型中的热纠缠性质及其相干调控. 物理学报, 2012, 61(17): 170302. doi: 10.7498/aps.61.170302
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    [18] 董林荣. 相互作用herding模型:记忆与遗忘. 物理学报, 2006, 55(8): 4046-4050. doi: 10.7498/aps.55.4046
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    [20] 杨建华, 杨荣辅, 何启智, 程国均. 用夸克模型探索π-N相互作用. 物理学报, 1985, 34(1): 1-9. doi: 10.7498/aps.34.1
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-20
  • 修回日期:  2014-11-15
  • 刊出日期:  2015-04-20

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用和内禀消相干对基于两量子比特Heisenberg自旋系统的量子密集编码的影响

  • 1. 华东师范大学, 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11174081, 11034002, 11134003, 11104075)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB921602, 2012CB821302)资助的课题.

摘要: 通过求解Milburn方程, 研究了内禀消相干条件下包含Dzyaloshinskii-Moriya (DM) 相互作用的两量子比特Heisenberg自旋系统实现的量子密集编码最佳传输容量的演化特性, 分析了不同方向DM相互作用、不同初态、各向异性以及内禀消相干因子等参数对最佳编码容量的影响. 研究表明: 初态的选择对系统密集编码最佳传输容量的影响很大, 不同类型初态下密集编码容量的依赖参数不完全相同; 当系统初态处于c|01+ d|10 形式的非最大纠缠时, 引入较弱的DM相互作用z分量可提高最佳编码容量; 相位消相干可抑制最佳编码容量的涨落并使其在长时间演化下趋于稳定. 研究还发现: 内禀消相干下, 通过选取合适的最大纠缠初态, 系统密集编码的最佳传输容量能够保持理想极大值2; 而且无论引入哪个方向的DM相互作用, 基于两量子比特Heisenberg自旋系统的最佳编码容量总可优于经典通信的传输容量.

English Abstract

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