膨胀腔中 Hawking-配对模式的量子纠缠

本文研究了一维腔内当一个边界以预设方式加速时所生成的量子纠缠,该装置旨在模拟 Hawking 辐射的若干特征。我们使用 logarithmic negativity 来量化量子关联,其中子系统 $A$ 为给定模式,子系统 $B$ 为系统其余部分。对于初始纯态,我们还考虑给定模式并利用 Hotta-Schützhold-Unruh 公式重构其配对模式,得到了相同的结果。有趣的是,后一种方法具有显著的计算效率。然而,由于多模式纠缠结构非平凡,配对模式之间并不对易。因此,成对描述并不适合刻画整个系统。此外,我们的研究结果表明,膨胀腔实际上充当了一个压缩装置,Hawking-配对模式在很大程度上表现为双模压缩态。我们验证了在本文设定下,Hawking 模式的纯化主要是一个低能过程,高能粒子对配对模式的贡献可忽略不计。事实上,在边界的小加速度与大加速度两种情形下,量子纠缠均向紫外模式方向递减,这表明高能粒子更难被纠缠,因而不太可能在纯化过程中作出贡献。除初始真空态外,我们还考虑了一模压缩态与双模压缩态,以验证量子纠缠能否被激发。此外,我们还分析了其对初始热噪声的鲁棒性。我们的分析基于数值模拟,且除数值算法的有效性外不引入任何近似。文末我们讨论了在实验室中实现与观测本文结果的可能性。