量子失协及其在自旋多体系统中的应用

In order to comprehend the physical essence of quantum discord (QD) and explore the possible application, we investigate the production, the evolution and the maintenance of QD (the long range QDs are also included) in the multi-spin systems. The critical behavior and the critical exponents of QD will be invetigated, the universal class will be explored.The influence of various coupling effects on the evolution of QD will be studied, the possibility of QD as an observable to detect both the existence and the strength of these couplings will be determined.The relationship between QD and the transfer of both quantum information and the energy/thermal current will be investigated in the non-equilibrium spin systems. Our results may provide theoretical support or effective implement method to the application of QD.

为深刻理解量子失协（Quantum Discord）的物理本质并探索其可能的应用，本项目在自旋多体系统中研究量子失协（包括长程量子失协）的产生、演化与保持。首先，在不同系统相变点附近研究量子失协的临界行为，求出其临界指数并探寻普适类问题；其次，研究系统的各种耦合作用对量子失协演化的影响，探索利用量子失协探测这些相互作用的可能性；然后，在非平衡自旋系统中研究量子失协与量子信息传输和能量/热量传递的关系，为量子失协在信息和能量传输中的应用提供理论基础和有效的实现途径。

量子关联（包括：量子失协和量子纠缠）、保真度和几何相的动力学行为，是量子信息和量子计算领域的重要研究课题。利用重整化群方法研究了横向Ising模型的量子失协，求出了其重整化递推关系，研究了量子失协的临界性质及标度行为；在量子比特和自旋环境相互作用系统中，研究了量子纠缠随时间的演化规律；基于量子光学的全量子理论，对二能级原子和腔场相互作用模型进行了研究，获得了系统保真度和量子关联的动力学行为；利用原子-腔相互作用系统实现非常规量子逻辑门，并探索其在量子信息中的应用；在自旋链和热库相互耦合的非平衡系统中研究了几何相位和量子失协的演化特性，以及两者之间的依存关系，得到调控自旋系统几何相位的方法。 此外，项目组还对分子开关体系和推广化宇宙模型进行了研究。