具有偶极-偶极相互作用的自旋系统中的量子失协

本文研究了由偶极耦合自旋 1/2 构成的二聚体中纯量子关联（失协）总量的行为。我们发现，在绝对零度下失协 $Q=0$。随着温度 $T$ 升高，系统中的量子关联起初增加，平滑地达到最大值，然后再次按照渐近规律 $T^{-2}$ 变为零。研究还表明，在无外加磁场 $B$ 的情况下，当 $T\to0$ 时，经典关联 $C$ 反而是最大的。我们的计算预测，在晶态石膏 ${\rm CaSO_4\cdot2H_2O}$ 中，氢原子核自旋之间的自然（$B=0$）量子失协在温度为 0.644 $\mu$K 时达到最大；而对于 1,2-二氯乙烷 ${\rm H_2ClC-CH_2Cl}$，失协在 $T=0.517 \mu$K 时达到最大值。在上述两种情况中，失协均等于 $Q\approx0.083$ bit/dimer，相当于双量子比特系统中其上限的 8.3%。我们还估算得出，对于石膏在室温下 $Q\sim10^{-18}$ bit/dimer，而对于 1,2-二氯乙烷在 $T=90$ K 时，失协为 $Q\sim10^{-17}$ bit/dimer。