两量子比特与共同电磁场相互作用下的非马尔可夫动力学中的量子纠缠

我们研究了一对由空间相距距离 r 的两能级原子构成、与一个共同电磁场相互作用但彼此不直接相互作用的量子比特的非平衡动力学。我们的计算作了弱耦合假设，但未作 Born 或 Markov 近似。在积分掉电磁场模式后，我们推导出了两量子比特系统约化密度矩阵演化的非马尔可夫主方程。它包含一个具有 Lindblad 型算符的马尔可夫部分和一个非马尔可夫贡献，后者的物理机制是本研究的主要焦点。我们使用并发函数（concurrence function）作为两量子比特间量子纠缠的度量。详细研究了两态类：A 类是一参数族态，为最高能态的叠加；B 类态为对称与反对称 Bell 态的线性组合。对于 Bell 态，我们得到了与早先使用 Born-Markov 近似推导的结果类似的行为。然而，在 A 类态中行为定性不同：在非马尔可夫演化下，我们未看到量子纠缠的突然死亡及随后的复生，除非量子比特相距足够远。我们为这两类态之间以及 Markov 与非马尔可夫动力学预测之间的行为差异提供了说明。我们还研究了该两量子比特系统的退相干，发现当一个量子比特初始处于激发态时退相干率不随量子比特间距显著变化，而当一个量子比特初始处于基态时则会变化。