上海交大提出费米子混态纠缠候选代理量

IT时代网10月26日消息，上海交通大学物理与天文学院许霄琰课题组在《美国国家科学院院刊》在线发表研究论文，题为“Twisted Rényi Negativity as a Reliable Proxy for Mixed-State Entanglement in Fermionic Systems”。

固体中的电子等费米子体系在有限温度下通常处于混态，如何从热混合态中辨认量子纠缠，是凝聚态物理与量子信息交叉领域的难题。研究团队在前期工作基础上，进一步发展了计算高阶Rényi负性的稳定行列式量子蒙特卡罗方法，并比较了费米部分转置的“扭曲”与“非扭曲”两种定义。

在所研究的模型、温区和体系尺寸范围内，四阶扭曲Rényi负性比值在一维Hubbard链和二维无自旋t-V模型中均随升温下降，并在二维模型中呈现符合预期的面积律标度；部分阶数的非扭曲版本则出现非单调温度依赖和超面积律等反常行为。这些数值结果支持扭曲Rényi负性比值作为费米子混态纠缠的候选代理量。

研究介绍，系统处于纯态时，纠缠熵可以刻画不同部分之间的纠缠；但在有限温度的混态中，子系统熵还包含热混合带来的熵，因而不能单独衡量量子纠缠。对数负性是混态纠缠的重要度量，却难以在大规模相互作用费米子体系中直接计算。对于费米子，部分转置存在扭曲和非扭曲两种定义，二者给出相同的对数负性，却通常给出不同的Rényi负性；由于二阶扭曲负性比值不提供新信息，比较两种定义需要考察高阶量。

编辑：林一舟