自旋纠缠的微观量子电动力学起源

《Physical Review A》：Microscopic quantum electrodynamics origin of spin entanglement

　　

我们研究了局域化费米子自旋之间通过量子电动力学散射产生的有效自旋相互作用。通过积掉光子场和媒介场，动力学归结为一个有效自旋哈密顿量。对于非相对论体制下的两个量子比特，所得相互作用呈张量偶极形式，其渐近衰减与 $\mathcal{R}^{-3}$ 成正比。我们得到了纠缠负性的解析表达式，并突出了其对耦合强度和空间构型的依赖性。随后，我们考察了一种构型，其中两个环境自旋通过与中间费米子媒介的顺序交换相互作用。在所考虑的微扰阶数下，媒介保持未纠缠状态，并诱导了比光子媒介情形具有更强空间抑制的有效环境-环境相互作用。将该构造扩展到 $N$ 自旋体系，会产生一种由虚交换过程媒介的有效相互作用网络，该网络能够支持在整个系统中产生多体纠缠。