[1]任 刚,张文海.热纠缠态表象的建立及其在密度矩阵中的应用[J].常州大学学报(自然科学版),2021,33(02):88-92.[doi:10.3969/j.issn.2095-0411.2021.02.012]
　REN Gang,ZHANG Wenhai.Construction of Thermal Entanglement Representation and Its Application in Density Matrix[J].Journal of Changzhou University(Natural Science Edition),2021,33(02):88-92.[doi:10.3969/j.issn.2095-0411.2021.02.012]
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热纠缠态表象的建立及其在密度矩阵中的应用()
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常州大学学报(自然科学版)[ISSN:2095-0411/CN:32-1822/N]

卷:
第33卷
期数:
2021年02期
页码:
88-92
栏目:
数理科学
出版日期:
2021-03-28

文章信息/Info

Title:
Construction of Thermal Entanglement Representation and Its Application in Density Matrix
文章编号:
2095-0411(2021)02-0088-05
作者:
任 刚;  张文海
(淮南师范学院 电子工程学院, 安徽 淮南 232038)
Author(s):
REN Gang;  ZHANG Wenhai
(School of Electrical and Electronics Engineering, Huainan Normal University, Huainan 232038, China)
关键词:
热场动力学;  配分函数;  虚态矢;  热纠缠态表象
Keywords:
thermal field dynamics;  partition function;  fictitious quantum state;  thermal entanglement representation
分类号:
O 431.2
DOI:
10.3969/j.issn.2095-0411.2021.02.012
文献标志码:
A
摘要:
量子系统与热库之间存在量子纠缠, 类比于双光子之间的纠缠, 可以建立热纠缠态表象, 从而便于计算和分析量子系统的热演化规律。首先根据热场动力学理论, 引入虚希尔伯特空间后, 使原有的希尔伯特空间扩大为2个。然后, 在极高温状态下, 推导出热真空态的显式形式, 即|0(β)〉=(1-e-βω)1/2exp(e-βω/2a(～overa))|0,0～〉。接着, 将平移算符作用于热真空态, 得到热纠缠态表象的具体形式, 即|η〉=(-1/2|η|2+ηa-η*(～overa)+a(～overa))|0,0～〉。研究结果表明, 在热纠缠态表象中可以直接得到任意量子态在热环境中的演化情况。取平移热态为实例, 理论计算结果说明, 低温条件下, 平移热态演变为无热噪声的相干态。
Abstract:
There is quantum entanglement between quantum system and thermal reservoir. Analogous to entanglement between two photons,the appearance of thermal entangled states can be established. This method is convenient for calculating and analyzing the thermal evolution of quantum systems. Original Hilbert space is expanded to two Hilbert space according to the theory of thermal field dynamics and the virtual Hilbert space. Then,the explicit form of the thermal vacuum state is derived in the extremely high temperature state, i.e., |0(β)〉=(1-e-βω)1/2exp(e-βω/2a(～overa))|0,0～〉. To obtain the specific form of the thermal entangled state representation, translation operator is applied to the thermal vacuum state, i.e., |η〉=(-1/2|η|2+ηa-η*(～overa)+a(～overa))|0,0～〉. These results show that the evolution of any quantum state in thermal environment can be directly obtained in thermal entangled state representation. Taking translational thermal state as an example,the theoretical calculation results show that translational thermal state evolves into coherent state without thermal noise under low temperature conditions.

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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2020-11-30。
基金项目:安徽省教育厅自然科学基金资助项目(KJ2019A0688); 安徽省省级教研资助项目(2018mooc125)。
作者简介:任刚(1972—), 男, 山东德州人, 博士, 副教授。E-mail: renfeiyu@mail.ustc.edu.cn
引用本文:任刚, 张文海. 热纠缠态表象的建立及其在密度矩阵中的应用[J]. 常州大学学报(自然科学版), 2021, 33(2): 88-92.
更新日期/Last Update: 1900-01-01