自旋纠缠的微观 QED 起源

我们研究由局域费米子自旋之间的量子电动力学（QED）散射产生的有效自旋相互作用。通过积掉光子和介子场，动力学简化为有效自旋哈密顿量。对于非相对论机制下的两个量子比特，由此产生的相互作用呈现张量偶极形式，其渐近衰减与 $R^{-3}$ 成正比。我们获得了纠缠负性的解析表达式，突出了其对耦合强度和空间构型的依赖。然后，我们考察了一个设置，其中两个 bath 自旋通过与中间费米子介子的顺序交换进行相互作用。在所考虑的微扰阶下，介子保持未纠缠状态，并诱导出比光子介导情况下具有更强空间抑制的有效 bath-bath 相互作用。将该构造扩展到 $N$ 自旋设置，产生了一个由虚交换过程介导的有效相互作用网络，该网络可以支持系统中多体纠缠的生成。