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耦合 Andreev 自旋量子比特中的热量子关联:超导相位与自旋轨道相互作用的相互影响

量子物理 2026-07-27 v1

摘要

我们研究了在存在自旋轨道相互作用的情况下,由有效 Andreev 自旋量子比特哈密顿量描述的两个耦合超导自旋量子比特系统中的热量子关联。使用局域量子 Fisher 信息 (LQFI) 和局域量子不确定性 (LQU) 作为量子关联的量化指标,我们分析了超导相位差、隧穿幅度、自旋轨道耦合和温度对系统非经典性质的影响。我们获得了热密度矩阵的解析表达式,并用于评估这两个量。我们的结果表明,量子关联随温度升高单调递减,而更强的隧穿和自旋轨道相互作用显著增强了其稳健性。此外,超导相位通过调制有效交换耦合引入了显著的周期性行为,导致了强烈影响关联的相长和相消干涉区。通过分析有效哈密顿量的能谱,我们证明了量子关联的增强与基态和第一激发态之间能隙的增加密切相关,这抑制了热激发并稳定了关联基态。此外,在整个研究的参数空间中,LQFI 始终大于 LQU,反映了它对量子涨落和局部参数估计的更高敏感性。这些发现揭示了控制 Andreev 自旋量子比特中热量子关联的微观机制,并突出了相位工程、自旋轨道相互作用和隧穿在保护混合超导量子器件中量子资源的重要作用。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.24521,
  title  = {Thermal Quantum Correlations in Coupled Andreev Spin Qubits: Interplay of Superconducting Phase and Spin-Orbit Interaction},
  author = {Mohammad Reza Pourkarimi and Mina Shiri and Mehdi Monemi and Vadim Ohanyan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.24521},
  year   = {2026}
}