刘兆斌 李凯 曾天海 王锋 宋新兵 邵彬 邹健

(北京理工大学物理学院, 北京 100081)

在孤立的两体复合系统中, 讨论其中一体的变化如何影响另一体的状态, 有助于了解单粒子混合态与纯态的关系.本文讨论5 个孤立的一维类氢原子模型系统, 原子核的质量互不相同.这5 个两体(电子与原子核)复合系统的相对运动状态都处于纠缠态, 其中电子状态都用约化密度矩阵表示的混合态描述.在原子核质量趋近无穷大的一维氢原子模型中, 电子处于纯态.为比较这里的纯态和混合态, 在位置表象中计算了这些混合态的纯度、它们分别与纯态的保真度、以及所有这些态的相干性.研究表明, 原子核的质量越大, 纯度和保真度越接近1, 混合态的相干性与纯态的也越接近.这样的纯态及其相干性可以是这种混合态及其相干性的近似, 并与原子核及库仑相互作用有关.

1 引 言

单个粒子可以处于纯态或混合态.在量子信息传输中, 单粒子的初始纯态一般会变为混合态.很难制备单粒子纯态, 得到的一般是混合态.如何得到接近纯态的混合态是个有意义的问题.在孤立的氢原子模型中, 假设原子核质量趋近无穷大, 则其电子处于纯态.但考虑氢原子核的质量, 那么, 核与电子处于纠缠态[1,2](即不能写成原子核状态与电子态的直积态), 电子处于混合态.对于不同的类氢原子, 其核质量不同, 它们的电子混合态也会不同.核质量越大, 电子混合态自然越……