最近邻相互作用量子比特链与单量子比特系统的耦合效应
量子物理
2026-07-01 v1 统计力学
摘要
本研究建立了一个定理，该定理提供了充分标准来识别任何与时间无关的哈密顿量中对局域动力学、局域可观测量或任何局域现象没有影响的项，而无需任何近似。通过预测三个系统的行为证明了该定理的实用性。第一个系统由多个具有Ising相互作用的量子比特链组成。第二个系统由单个量子比特链形成，其区别在于用Dzyalonshinskii-Moriya（DM）相互作用替换了最后的Ising相互作用。通过解析推导两个系统的约化动力学验证了预测。还考虑了第三个系统，即一个短量子比特链，在中间环境量子比特上具有横向磁场。该横向磁场表明我们的定理所需的交换关系不再成立。第三个系统的局域动力学也被解析推导出来，证明所有哈密顿量组成部分都对约化动力学有贡献。通过分析不直接相互作用的量子比特之间的纠缠动力学，也探讨了我们的定理不适用性的物理后果。结果表明，纠缠是由两个不直接相互作用的子系统之间的\textit{涌现耦合}引起的。这种\textit{涌现耦合}源于连接两个子系统的中间相互作用的非对易性。在寻找这些\textit{涌现耦合}时，我们的定理可以消除不会产生它们的中间相互作用。
引用
@article{arxiv.2607.00307,
title = {Coupling effect of nearest-neighbor interacting qubit chains to a single qubit system},
author = {Manuel Allan L. Orongan and Lemuel John F. Sese and Rayda P. Gammag},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.00307},
year = {2026}
}