[論文レビュー] Quantum Correlations Dynamics of Two Coupled Double Quantum Dots

F. F. Fanchini, L. K. Castelano+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2009

Quantum and electron transport phenomena被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、2つの過剰電子を有する2つの結合した二重量子ドットにおける量子相関を、調和振動子バスタイの散乱をモデル化するリドフィールドマスターエンプティック方程式を用いて検討した。量子ディスカードが量子もつれの形成よりもデコherenceに対してより頑健であることが判明した。特にバストが共通でない場合や特定の相互作用ハミルトニアンの下では、有限温度でも長時間にわたりディスカードが持続する。

ABSTRACT

We study the dynamics of quantum correlations of two coupled double quantum dots containing two excess electrons. The dissipation is included through the contact with an oscillator bath. We solve the Redfield master equation in order to determine the dynamics of the quantum discord and the entanglement of formation. Based on our results, we find that the quantum discord is more resistant to dissipation than the entanglement of formation for such a system. We observe that this characteristic is related to whether the oscillator bath is common to both qubits or not and to the form of the interaction Hamiltonian. Moreover, our results show that the quantum discord might be finite even for higher temperatures in the asymptotic limit.

研究の動機と目的

• 2つの結合した二重量子ドットに2つの過剰電子を有する系における量子相関のダイナミクスを理解すること。
• 調和振動子バストを介した散乱が量子ディスカードおよびもつれの形成に与える影響を分析すること。
• 開放量子系において、量子ディスカードがもつれよりもより頑健である条件を特定すること。

提案手法

• 2つの結合した二重量子ドットに2つの過剰電子を有する系を2キュービット系としてモデル化する。
• 調和振動子バストとの結合を用いて散乱をモデル化し、リドフィールドマスターエンプティック方程式を用いる。
• リドフィールド方程式を用いて密度行列の時間発展を数値的に解く。
• 量子相関の尺度として、量子ディスカードおよびもつれの形成を計算する。
• バストの条件（共通か独立か）および相互作用ハミルトニアンの形を変化させ、それらの影響を評価する。
• 有限温度における漸近的挙動を分析し、長期的な相関の存続を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 散乱が結合した二重量子ドットにおける量子ディスカードおよびもつれの形成のダイナミクスにどのように影響を与えるか？
• RQ2 この系において、量子ディスカードがもつれの形成よりもより頑健となる条件は何か？
• RQ3 バストの性質（共通か独立か）が量子相関の存続にどのように影響を与えるか？
• RQ4 有限温度における漸近的極限での量子ディスカードの挙動はいかなるものか？
• RQ5 相互作用ハミルトニアンの形が量子相関の耐性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 本研究の系において、量子ディスカードはもつれの形成よりも散乱に対してより高い耐性を示す。
• 量子ディスカードの相対的頑健性は、調和振動子バストが2つのキュービットに共通であるか否かに依存する。
• 相互作用ハミルトニアンの構造が、量子相関のダイナミクスおよび耐性を決定づける重要な役割を果たす。
• 有限温度における漸近的極限でも、量子ディスカードは有限の値を保ち続けるため、量子相関の長期的存続が示唆される。
• 同様の条件下でもつれの形成は通常ゼロに減衰するため、両者のデコherence挙動に根本的な差が存在することが強調される。