热纠缠：非平衡量子场论中的纠缠维持与消逝研究

"这篇研究论文探讨了在非平衡量子场论框架下，如何在有限甚至较高温度下维持量子纠缠的现象，即所谓的“热纠缠”。研究人员通过模型研究了在有限温度下，两个空间分离的耦合振荡器在共享浴场中的行为。他们使用Langevin方程分析正常模态，并通过协方差矩阵构建纠缠度量，以研究直接耦合、场致相互作用和有限分离如何影响后期纠缠结构。研究发现，耦合在中间温度和有限间隔内对于纠缠的维持至关重要，而场致相互作用在高温下效果减弱。此外，他们确定了一个临界温度，当温度超过这个阈值时，纠缠会消失，主要归因于振荡器系统的质心模式的反频率减小。这些发现有助于理解和限制“热纠缠”在特定条件下的可行性。" 在量子信息科学中，量子纠缠是一种关键的资源，它允许量子粒子之间存在一种超越经典物理的强关联状态。然而，纠缠态在热环境中通常很难维持，因为量子系统容易受到环境的退相干影响，导致纠缠快速消退。非平衡量子场论是研究这种现象的重要工具，因为它考虑了系统与环境的交互以及系统的动态演化。 本研究中，作者使用耦合振荡器作为模型系统，来模拟在热环境中纠缠的可能行为。Langevin方程是描述开放量子系统动力学的一种方法，它可以捕捉系统与环境的相互作用，而协方差矩阵则提供了测量系统内量子纠缠程度的手段。通过这些工具，研究揭示了耦合对纠缠的保护作用，特别是在中间温度和有限距离的情况下。相反，由量子场引起的相互作用在高温下变得不那么有效，这可能是由于非马尔可夫过程导致的退相干加剧。 此外，研究者确定了一个关键的温度阈值，当温度超过这个阈值时，纠缠会丧失，这主要是由于质心模式的反频率降低所致。这个临界温度的存在为热纠缠的存在范围设定了一个明确的界限。这些发现对于未来开发能够在高温环境下稳定工作的量子技术，如量子计算和量子通信，具有重要的理论指导意义。 这篇研究深化了我们对非平衡量子系统的理解，特别是关于纠缠在复杂环境下的行为，为设计和优化高温量子信息处理系统提供了理论基础。关键词包括量子场论、非平衡量子动力学、开放量子系统和热纠缠，表明了研究的领域和焦点。