Квантовые регистры на основе цепочек ядерных спинов (теория и численные эксперименты)

Изучена парная запутанность в альтернированной открытой цепочке ядерных спинов, которая является простейшей неоднородной моделью квантового регистра. Проведенные исследования основаны на разработанном методе диагонализации ХУ-гамильтониана альтернированной открытой цепочки взаимодействующих спинов, когда чередуются значения магнитных полей и констант спин-спинового взаимодействия соседних спинов. Развит метод получения редуцированной матрицы плотности произвольной пары спинов цепочки, которая находится в термодинамически равновесном состоянии. Парная запутанность исследована с помощью критерия Вуттерса. Найдена температура, при которой возникает запутанное состояние пары спинов. Получены зависимости парной запутанности от длины цепочки, отношения констант спин-спинового взаимодействия и удаленности пары от концов цепочки. Показано, что влияние концов цепочки приводит к осциллирующему поведению запутанности в зависимости от положения спиновой пары в цепочке. При отношении констант спин-спинового взаимодействия больше двух цепочка димеризована и только димеры,т.е. спиновые пары с сильным взаимодействием, запутаны. Предложены простые качественные объяснения найденных закономерностей.