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Dirichlet 与 Neumann 二维量子点的信息度量比较分析

量子物理 2021-01-14 v3 介观与纳米尺度物理 数学物理 math.MP 数据分析、统计与概率

摘要

具有 Dirichlet 与 Neumann 边界条件(BCs)的二维(2D)圆形量子点的位置与动量波函数的解析表示,使得在相应空间中可高效计算 Shannon SS、Rényi R(α)R(\alpha) 与 Tsallis T(α)T(\alpha) 熵、Onicescu 能量 OO 以及 Fisher 信息 II。研究表明,向 2D 几何的过渡消除了位置分量 SρS_\rhoOρO_\rhoRρ(α)R_\rho(\alpha) 的 1D 简并。在众多发现中,我们确定:无量纲 Rényi/Tsallis 系数半无限范围的下限 αTH\alpha_{TH}(在此范围内单参数动量熵存在)对于 Dirichlet 条件为 2/5,对于 Neumann 条件为 2/3。由于它们的一维对应值分别为 1/41/41/21/2,这同时揭示了该临界值不仅关键依赖于位置边界条件,也关键依赖于结构的维度。由于 2D Neumann 阈值 αTHN\alpha_{TH}^N 大于二分之一,其位置与波矢分量之和的 Rényi 不确定性关系 Rρ(α)+Rγ(α2α1)R_\rho(\alpha)+R_\gamma\left(\frac{\alpha}{2\alpha-1}\right) 仅在 [1/2,2)[1/2,2) 范围内成立,并在右端点处对数发散,而对于所有其他系统该关系对任意不小于二分之一的系数 α\alpha 均有定义。对于两种构型,在 α=1/2\alpha=1/2 处的最低能级确实使 Rényi 与 Tsallis 熵不等式取等。其他性质从数学与物理角度进行了讨论与分析。

关键词

引用

@article{arxiv.1806.07509,
  title  = {Comparative analysis of information measures of the Dirichlet and Neumann two-dimensional quantum dots},
  author = {O. Olendski},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1806.07509},
  year   = {2021}
}