多原子分子的高激發振動和量子關聯研究

《多原子分子的高激發振動和量子關聯研究》是依託華中師範大學，由侯喜文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多原子分子的高激發振動和量子關聯研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：侯喜文
• 依託單位：華中師範大學

項目摘要

量子關聯效應是物理學研究的前沿熱門課題，它在量子物理和量子信息中都有著非常重要的套用。我們最近研究了一些分子兩模振轉態的兩組分量子糾纏動力學，現在要把這種研究推廣到有實驗數據的多原子分子多模高激發振動及其量子關聯特性。推廣我們先前建立的代數模型，使它包括彎曲振動自由度和各種可能的相互作用，分析新近觀測到的高分辨光譜數據，計算高激發伸縮和彎曲振動的能級和躍遷強度等物理量。利用相干態理論和非線性理論分析高激發振動的經典分叉和混沌特性。提出描述量子關聯的量度，重點研究分子振動的經典分叉、混沌及環境對量子關聯和其它新近提出的關聯量度(量子discord與多組分糾纏量度)的影響，還計算一些熟知的物理量(能量與量子熵)，從而可以利用量子關聯特性定量描述分子振動光譜中的一些重要現象如振動躍遷與局域化。這將豐富人們對多原子分子高激發振動的深入理解，也為分子物理和量子物理的發展提供新的理論工具。

結題摘要

我們推廣了多原子分子振動U(2)代數模型，模型包含較少的參數，很好地解釋了甲烷同位素和硫化氫分子的高激發振動實驗光譜，分析了同位素效應和振動布居數分布，結論是：代數模型能較好地描述同位素效應; 得到的標準偏差比其它模型計算的偏差要小；費米共振導致伸縮和彎曲振動能量的快速分布。研究了H2S, CS2, H2O等分子振動光譜模型的高激發振動量子態的三組分糾纏動力學, 探討了三組分糾纏與兩組分糾纏, 糾纏與能量, 量子互熵與泡利熵等的動力學關聯, 結果表明: 高激發彎曲振動態的三組分糾纏比伸縮振動態的糾纏有較好的周期性; 在合適的條件下, 這些物理量是正關聯占優勢, 這有利於建立量子信息與分子物理的可能聯繫。研究了原子與場相互作用模型的三組分糾纏動力學, 考慮了內秉退相干，非旋波近似，以及不同的初態對糾纏的影響，發現在合適量子態的條件下，三種糾纏量度是正關聯的, 這能幫助我們確定合適的三組分糾纏量度。利用Renyi量子熵, 我們提出了一種描述量子關聯的推廣量子失協量度。發展了兩種有效的數值方法，研究了不同磁場中兩耦合自旋-1體系的熱量子和經典關聯，計算了量子失協，幾何失協, 以及量子糾纏。結果表明在糾纏為零的參數範圍量子失協不為零，而且溫度對量子失協的影響要比對糾纏的影響要小；在低溫的條件下，這三種物理量具有類似的行為; 幾何失協出現突然變化, 這些結果能幫助我們理解高維混態的量子關聯特性。最後, 研究了一維排斥和吸引相互作用費米子系統的基態特性, 為研究系統的多組分量子關聯做準備。