原子氢中超精细结构态的自然与磁诱导纠缠
量子物理
2021-06-15 v1
摘要
原子氢的谱线长期以来被视为一块罗塞塔石碑，承载着破译众多物理、化学和生物学系统中量子力学表述的关键。在此，我们表明，除了作为量子力学基本模型的作用外，氢原子还为量子信息提供了基本构建模块。通过其电子与核自旋自由度，氢原子被证明为二分纠缠提供了一个具有物理意义的框架和合适的希尔伯特空间，其两量子比特并发度和量子相干性可用基本物理常数——普朗克常数和玻尔兹曼常数、电子与质子质量、精细结构常数以及玻尔半径和玻尔磁子——来表达。H原子超精细结构(HFS)态在低温下存储的内在自然纠缠随温度升高迅速减小，在τ_c ≈ 5.35 μeV阈值以上消失。然而，外磁场可以克服这种HFS纠缠的热损失。作为本工作的核心发现之一，我们表明外磁场能够在远高于τ_c阈值的温度下，违背热效应的种种不利因素诱导并维持HFS纠缠，从而在低温气体和固体中实现磁场辅助的纠缠工程。
引用
@article{arxiv.2106.06870,
title = {Natural and magnetically induced entanglement of hyperfine-structure states in atomic hydrogen},
author = {Yusef Maleki and Sergei Sheludiakov and Vladimir V. Khmelenko and Marlan O. Scully and David M. Lee and Aleksei M. Zheltikov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.06870},
year = {2021}
}
备注
6 pages, 4 figures