原子微腔系统中的远程量子相干与量子相变研究

本文主要探讨了原子-微腔耦合系统的远程量子相干性和量子相变现象。原子-微腔系统是一种重要的量子物理平台，它结合了原子的精细结构与微腔量子电动力学的特性，能够实现量子信息处理和量子模拟。作者在绝热近似条件下，通过对系统的有效哈密顿量的分析，成功模拟了海森堡自旋XY模型，这是一种经典的量子力学模型，用于研究自旋系统的动态行为。 量子相干性是衡量量子系统中粒子间相互作用的重要性质，对于量子信息科学至关重要。作者利用相对熵判据深入研究了任意两体量子系统的量子相干性，并特别关注了两个微腔原子系统的量子相干度。他们发现，随着两个原子之间的间距增加，远程量子相干度呈现出幂指数衰减的规律，这意味着量子纠缠这种非局域现象会随距离的增大而减弱。 值得注意的是，当系统参数发生改变，特别是接近量子临界点时，远程量子相干度会出现显著的数值突变，这表明量子相干度可以作为一种潜在的序参量，用来表征量子相变的发生。量子相变是指在没有外部参数变化的情况下，系统的宏观性质发生突然且不可逆的变化。 然而，光场噪声的存在会对量子相干性产生负面影响。作者进一步考虑了噪声对系统的影响，发现量子相干度会随着时间的推移而经历振荡衰减，直至完全消失。这揭示了环境对量子系统稳定性的重要性，以及保持量子信息完整性的挑战。 本研究不仅深化了我们对原子-微腔耦合系统中量子相干性的理解，还为量子信息处理中的远程量子通信和量子计算提供了理论基础，同时展示了量子相变现象在量子系统中的应用潜力。这些发现对于发展量子技术，尤其是量子通信和量子计算技术具有实际意义。