理想量子气体中的量子简并与自旋纠缠

量子简并是理想量子气体源于量子力学的核心多体特征。在本工作中，我们探讨其与多体系统中最基本的非经典性形式（即多体纠缠）之间的关系。我们的目标是在自旋理想气体中建立量子简并与纠缠之间的定量联系，使用基于自旋系综集体自旋方差的纠缠判据。我们证明，自旋 1/2 的理想玻色气体不具备可从此类纠缠判据中揭示的纠缠。相反，理想自旋 1/2 的费米气体在进入量子简并时，由于高度非定域自旋单态的形成，表现出可由集体自旋方差揭示的自旋纠缠。我们绘制了自由空间以及抛物阱中费米气体可探测自旋纠缠的区间，并探究了自旋纠缠对热效应和自旋不平衡的鲁棒性。简并费米气体中的自旋纠缠可利用超冷原子中最先进的自旋探测技术进行实验观测。