[论文解读] 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 1

一句话总结

本研究利用振子 bath 模型通过 Redfield 主导方程研究了两个耦合双量子点中两个过剩电子的量子关联，发现量子 discord 比形成纠缠更耐退相干，尤其是在 bath 非共用或特定相互作用哈密顿量下，且在有限温度下长期极限中 discord 依然存在。

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.

研究动机与目标

• 理解两个耦合双量子点中两个过剩电子的量子关联动力学。
• 分析通过振子 bath 模型的耗散对量子 discord 和形成纠缠的影响。
• 确定在何种条件下量子 discord 比纠缠在开放量子系统中更具韧性。

提出的方法

• 将系统建模为两个耦合双量子点，其中容纳两个过剩电子，形成一个两量子比特系统。
• 通过与振子 bath 耦合的 Redfield 主导方程方法引入耗散。
• 使用 Redfield 方程数值求解密度矩阵的时间演化。
• 计算量子 discord 和形成纠缠作为量子关联的度量。
• 改变 bath 条件（共用 vs. 独立）和相互作用哈密顿量形式，以评估其影响。
• 分析有限温度下的渐近行为，以评估长期关联的存活能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 耗散如何影响耦合双量子点中量子 discord 和形成纠缠的动力学？
• RQ2 在何种条件下，该系统中的量子 discord 比形成纠缠更具鲁棒性？
• RQ3 bath 的性质（共用或独立）如何影响量子关联的存活？
• RQ4 在有限温度下的渐近极限中，量子 discord 的行为如何？
• RQ5 相互作用哈密顿量的形式如何影响量子关联的韧性？

主要发现

• 在所研究的系统中，量子 discord 对耗散表现出比形成纠缠更强的抵抗力。
• 量子 discord 的相对鲁棒性取决于振子 bath 是否共用两个量子比特。
• 相互作用哈密顿量的结构在决定量子关联的动力学和韧性方面起着关键作用。
• 即使在较高温度的渐近极限下，量子 discord 仍保持有限，表明量子关联具有长期存活能力。
• 在类似条件下，形成纠缠通常衰减至零，凸显了二者在退相干行为上的根本差异。