Entanglement and Magnetic Susceptibility in an Alternating

本文讨论了热力学极限条件下，具有交错交换相互作用的反铁磁海森堡自旋1/2链的纠缠性质。研究者郝翔和朱士群通过磁化率这一宏观物理量来观察量子纠缠的存在，并确定了热纠缠特征温度。他们发现，交替参数会影响纠缠的特征温度。重要的是，通过宏观磁性质，可以定量评估实际固体中的量子纠缠。本文发表于《首发论文》期刊。 量子纠缠是量子力学中的一种现象，它显示了量子非局域性，即两个或多个粒子之间可以存在即使在空间分离情况下也能保持的量子态关联，这种关联不能用经典定律来解释。量子纠缠在量子计算和量子信息处理中是非常重要的资源，因此它在很多系统中受到了广泛关注。针对纠缠的测量，有两个量子比特的纠缠形成和相对熵纠缠度是被认可的衡量标准。量子纠缠不仅存在于微观量子系统中，也存在于宏观系统中。根据可分离性准则，实际固体中的量子纠缠已经被研究。实验情况下已经在固体中观察到了量子纠缠，人们考虑了热能、热容和磁化率作为量子自旋1/2系统纠缠的见证。存在一个特征温度，低于该温度，可以得到一个纠缠的热态。这表明宏观热力学可观测量和量子纠缠之间存在联系。研究量子纠缠和宏观可观测量之间的定量关系是非常有趣的。除了均匀的自旋1/2系统，交替交换相互作用在其中也起了重要作用。 在理论物理中，海森堡模型是用来描述磁性材料中原子间相互作用的模型。海森堡链中的量子纠缠特性是研究量子相变和量子信息处理的重要工具。非均匀交换相互作用，即交替交换相互作用，会导致体系性质的变化，从而影响其纠缠特性。本文中提到的交替参数，就是描述这种交换相互作用强度变化的量。而磁化率作为研究材料磁性质的一个重要参数，是衡量材料在外加磁场下产生磁矩倾向的物理量，它是物质磁性的一个宏观表现。 热力学极限是指当系统尺寸趋于无穷大时，系统的热力学性质趋于一个确定的极限值。在此条件下研究量子纠缠，可以帮助我们更好地理解量子纠缠在宏观系统中的表现和特性。文中提到的理论预测与磁化率的实验测量结果有很好的一致性，这表明宏观物理量磁化率与量子纠缠之间存在定量的关联。 本研究的发现表明，通过实验测量宏观物理量，如磁化率，可以帮助科学家们了解和评估实际固体材料中的量子纠缠程度。这对于量子信息科学的发展，以及未来可能的实际应用，如量子计算机的构建和量子通信技术的提升，都具有重要的意义。此外，该研究也可能对凝聚态物理、量子化学和材料科学等领域产生深远影响，因为它为研究量子系统及其宏观表现提供了新的视角和方法。