Физики из Университета Осаки разработали новые формулы для оценки квантовой запутанности в сильно коррелированных электронных системах, что открывает новые перспективы для изучения наноразмерных материалов. Квантовая запутанность — это явление, при котором частицы остаются связанными независимо от расстояния между ними, и оно играет важную роль в квантовых технологиях, таких как вычисления и криптография.
«Предыдущие исследования в основном были сосредоточены на универсальных свойствах квантовой запутанности в материалах, проявляющих магнетизм или сверхпроводимость», — сказал Юнори Нисикава, преподаватель Высшей школы наук Университета Осаки и ведущий автор исследования.
Вместо этого команда пошла по пути локального использования: они сосредоточились на квантовой запутанности между одним или двумя произвольно выбранными атомами в сильно коррелированной электронной системе и окружающей их средой (остальной частью системы), выводя формулы для ключевых величин, таких как энтропия запутанности, взаимная информация и относительная энтропия. Применив свои формулы к различным материалам, они выявили новые закономерности в квантовой запутанности наноразмерных магнитных систем и разбавленных сплавах.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Physical Review B, открывают новые возможности для понимания квантовых взаимодействий и могут способствовать прогрессу в квантовых технологиях. Исследователи надеются, что их работа вдохновит дальнейшие исследования в этой области.
Упрощенная формула была разработана для анализа локальной квантовой запутанности в наноразмерных материалах. Изображение: Университет Осаки.
Формула для вычисления энтропии запутанности выглядит следующим образом:
в котором n↑, n↓ — количество электронов с восходящим и нисходящим спином и h↑, h↓ — количество верхних и нижних дырок (операторов) в атоме-мишени.
Дополнительная информация: Yunori Nishikawa et al, Quantum entanglement in a pure state of strongly correlated quantum impurity systems, Physical Review B (2025). DOI: 10.1103/PhysRevB.111.035112. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2404.18387
Источник: Untangling quantum entanglement with new calculation formulas