The Radical Pair Mechanism and the Avian Chemical Compass: Quantum Coherence and Entanglement
我们回顾了自旋自由基对机制，这是一个很有前途的解释鸟类导航。该机制基于产物产率对（1）涉及电子自旋和邻近核自旋的超精细相互作用和（2）地磁场的强度和方向的依赖性。一个令人惊讶的结果是，即使在环境条件下，电子自旋的量子纠缠也可以在鸟类的磁感受中发挥重要作用。本文综述了单重态和三重态前体产生的自由基对的化学反应的一般方案;自由基对的自旋动力学;自由基对机制引起的产物产率的磁场依赖性。综述的主要部分包括对鸟类化学罗盘的描述。我们回顾：鸟类罗盘的一般性质;自由基对机制的基本方案;隐花色素中的反应动力学;鸟类罗盘中的量子相干性和纠缠;以及噪声的影响。我们相信“量子鸟类罗盘”可以在鸟类导航中发挥重要作用，也可以为新一代灵敏和选择性磁传感纳米器件提供基础。
2015-03-23 physics.bio-ph quant-ph
Quantum probe and design for a chemical compass with magnetic nanostructures
像地球一样弱的磁场可能会影响某些光化学反应的结果，这些反应通过自由基对中间体进行。当反应环境是各向异性时，这种现象可以形成化学罗盘的基础，并已被提出作为动物磁感受的机制。在这里，我们演示了如何优化化学罗盘的设计，只需通过梯度场（例如，来自磁性纳米结构）就具有更好的方向灵敏度。我们提出了一个实验测试这些预测，并建议设计原则的混合金属有机化学罗盘。除了设计仿生弱磁场传感器的实际兴趣之外，我们的结果还表明梯度场可以作为探测自由基对反应中自旋相关性的强大工具。
2011-03-01 physics.chem-ph quant-ph
Frustration and Entanglement in Compass and Spin-Orbital Models
我们回顾了轨道超交换和自旋轨道纠缠的内在挫折的后果。虽然海森堡微扰相互作用消除了罗盘模型中的挫折，但最低的柱状激发在纳米罗盘团簇中是稳健的，并且可能用于量子计算。纠缠的自旋轨道状态在某些情况下确定基态，而在其他情况下涉及激发态并导致可测量的结果，如在$R$ VO $_3$钙钛矿中。强自旋轨道耦合的在位纠缠产生了蜂窝晶格上具有丰富磁相图的受抑Kitaev-Heisenberg模型。挫折是在这里反映在空穴传播的变化，从相干的反铁磁体通过隐藏的准粒子在曲折和条纹阶段完全不相干的Kitaev自旋液体。
2014-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Coherence and Entanglement in the Avian Compass
自由基对机制是用来解释鸟类在地磁场中导航的两种不同机制之一。然而，关于量子纠缠在这一机制中的作用的研究却很少。本文研究了与磁场的大小和方向相对应的自由基对纠缠的寿命，以表明在鸟类中纠缠持续的时间足够长，可以用于导航。我们还表明，由于缺乏在地磁场中的纠缠的取向灵敏度，鸟类是不能够直接基于自由基对纠缠的机制来定位自己。为了进一步探讨纠缠机制，我们提出了一个模型，其中的超精细相互作用被替换为本地磁场的相似强度。在弱磁场中，该模型中的自由基对纠缠持续时间更长，并表现出角度敏感性，这两个因素在以前的模型中是不存在的。
2012-11-18 math-ph math.MP quant-ph
Entanglement of four-qubit systems: a geometric atlas with polynomial compass II (the tame world)
我们提出了一种新的方法，四量子比特纠缠类的几何依赖于参数。更准确地说，我们使用不变理论和代数几何描述的各种层次的希尔伯特空间的SLOCC不变代数簇。Verstraete { \em et al.}被解释为可分离态集合的对偶簇的分量的稠密子集，并提出了一种基于四量子位量子态的不变量/协变量的算法来识别具有SLOCC等价范式（直到量子位置换）的状态。
2016-06-17 math-ph math.AG math.MP
Quantum phase transition of the one-dimensional compass model in a transverse magnetic field
研究了横向磁场中一维量子罗盘模型的量子相变。通过对赝自旋算符进行扩展的Jordan变换和Wigner变换，得到了该问题的精确解。在反周期边界条件下计算了保真度磁化率、纠缠度、块-块纠缠熵和赝自旋关联函数。横向场驱动的QPT只出现在零场，是二阶的。由有限尺寸标度分析得到的几个临界指数与一维横场伊辛模型中的临界指数相同，表明它们属于同一普适类.在量子临界点处，块体的纠缠熵也呈现对数发散。从计算的与共形场论中心荷有关的系数可以看出，块纠缠度与系统的详细拓扑结构密切相关。
2009-11-21 quant-ph
Decoherence in the chemical compass: The role of decoherence for avian magnetoreception
与通常认为退相干破坏量子特性并导致量子到经典跃迁的观点相反，我们认为退相干也可以在驱动量子动力学并将其结果放大到宏观尺度方面发挥建设性作用。我们支持这一观点，提出了一个例子系统自旋化学，这也是生物系统的重要性，例如在鸟类磁感受。
2012-08-23 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.hist-ph
Entanglement of four qubit systems: a geometric atlas with polynomial compass I (the finite world)
我们通过代数几何和不变量理论研究了这四个量子比特系统的几何结构，这使得我们能够将某些纠缠态解释为代数簇。更准确地说，我们描述的零锥，即，由所有不变多项式湮灭的状态的集合，以及所谓的第三割线簇，其可以被解释为多于三个量子比特的GHZ状态的推广。我们所有的几何描述都伴随着算法，这些算法使我们能够将零锥或第三割线簇中的任何给定状态识别为本文中描述的47个簇之一的点。这47个变种对应于47种非等价纠缠模式，如果我们允许量子比特的排列，则可以减少到15种不同的类别。
2013-07-08 math-ph math.AG math.MP
Quantum Correlation in One-dimensional Extend Quantum Compass Model
研究了横向磁场中一维扩展量子罗盘模型中的关联。通过精确求解哈密顿量，我们发现一维量子罗盘模型的基态的量子关联为零。我们发现量子不和谐不仅可以定位量子临界点，而且可以分辨相变的顺序。此外，纠缠量化的并发也进行了比较。
2012-02-04 cond-mat.str-el quant-ph
Sensitive Chemical Compass Assisted by Quantum Criticality
这种基于自由基对的化学反应可以被鸟类用于通过地磁方向进行导航。其内在的物理机制是自由基对从单重态到三重态的量子相干跃迁能够响应于弱磁场，并对磁场的方向敏感，从而在鸟类眼睛中产生不同的待感知色素。本文基于自由基对中两个电子所处环境的量子相变，提出了一种用于弱磁场超灵敏探测的量子仿生装置。我们证明了通过从单重态复合的化学产物的产率是由具有相互作用的核自旋的环境的Loschirton回声决定的。因此，环境的量子临界性可以提高弱磁场探测的灵敏度。
2011-05-12 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph quant-ph
Matrix Product State and Quantum Phase Transitions in the One-Dimensional Extended Quantum Compass Model
利用矩阵乘积态（MPS）研究了一维量子罗盘模型（QCM）的基态性质和量子相变。MPS波函数被认为是非常有效的描述QCM基态，并在数值上确定的虚时间投影。基态能量、关联、量子纠缠及其谱、局域和非局域序参量等，详细计算和研究了。结果表明，二分熵、块纠缠熵和最近邻关联函数可以用来检测二阶量子点，而不能检测一阶量子点，而保真度检测则可以同时识别二阶量子点和一阶量子点.从MPS波函数中提取纠缠谱，发现在QCM的无序相位中，存在非局域弦序参量时，纠缠谱是双简并的。利用线性化张量重整化群方法计算了它们的比热曲线，并研究了它们的低温行为。
2012-06-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Grüneisen parameter as an entanglement compass and the breakdown of the Hellmann-Feynman theorem
提出Grüneisen比的量子类比以通过纠缠探测量子相变，证明QPT仅发生在基态能量非线性依赖参数的系统，并展示Hellmann-Feynman定理在热力学极限下QCP处的失效。
2024-09-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Spontaneous symmetry breaking in a generalized orbital compass model
引入了一个广义的二维轨道罗盘模型，该模型从经典的伊辛模型连续插值到具有受抑量子相互作用的轨道罗盘模型，并利用多尺度纠缠重整化方法（MERA）对其进行了研究.结果表明，随着交换作用的阻挫程度的增加，系统将发生二阶量子相变，从而达到简并对称破缺态，这使得轨道罗盘模型中的一个相互作用最小化.使用玻色子展开的自旋波理论，我们解开的物理机制的对称性破缺过渡促进弱量子涨落，并解释为什么这种过渡只发生令人惊讶地接近轨道罗盘模型的最大挫折的相互作用。自旋波在临界点处仍然是有间隙的，玻色子展开和MERA在临界基态中没有发现任何代数衰减的自旋-自旋关联。
2010-09-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Environment-induced anisotropy and the sensitivity of the radical pair mechanism in the avian compass
多年来的一些实验表明，地球的磁场对鸟类迁徙的方向至关重要。对这种取向最有希望的解释是光刺激自由基对（RP）机制。为了定义定向任务的参考系，自由基必须具有固有的各向异性。我们表明，这种各向异性，因此在模型中的纠缠，是没有必要的指南针的正常运作。经典相关的RP的初始条件，进行快速退相干过程，能够提供所需的各向异性。即使是一个失相的环境也可以为指南针提供工作所必需的框架，并且还意味着系统中任何量子相关性的快速衰减而不损害定向能力。这一事实大大扩展了RP机制的适用范围，为实验搜索提供了更多的元素。
2015-08-07 physics.bio-ph quant-ph
Quantum sensing on magnetic field inspired by Avian compass
磁测量可以通过各种传感器来执行，例如SQUID和巨磁阻。该装置可以实现高精度，同时损失效率和便利性。鸟类的生物磁感应模型提出了一个自由基对反应的外部场上的苍蝇的结果，在调节动物的行为。受生物系统中自由基对系统的启发，在此简化的自由基对模型中研究了自由基内耦合和初始条件对量子纠缠和量子叠加所产生的量子优势的影响。为了确定从自由基对之间的合作感测的好处，考虑自由基间耦合。我们发现，内自由基耦合决定的传感机制，而耦合的自由基对系统，使一个新的传感方案，提供了一个更普遍和灵活的方式，在更广泛的范围内通过更容易的操作系统的磁传感。
2022-02-24 quant-ph
Dark state population determines magnetic sensitivity in radical pair magnetoreception model
量子相干性和纠缠在自由基对（RP）罗盘中的真正作用是什么，以及是什么决定了单重态产额还没有完全理解。在本文中，我们发现双电子塞曼能量算符（TEZE）的暗态在RP罗盘中起着重要的作用。在此暗态基下，我们分别计算了相干态和去掉暗态相干性后的相同态的单重态产额。对于后者，在整个动力学过程中既不存在暗态相干，也不存在纠缠。我们发现两种情况下的单重态产额是相同的，基于这一结果，我们认为单重态产额完全取决于暗态布居数，而暗态相干和纠缠对单重态产额的贡献很小。最后，我们还发现暗态布居数和单重态产额各向异性对垂直磁噪声是脆弱的。然而，方向是鲁棒的，甚至被平行磁噪声增强，因为暗态扩展了无消相干子空间。暗态布居以及取向对超精细耦合噪声更鲁棒。
2016-11-30 quant-ph
Optical switching of radical pair conformation enhances magnetic sensitivity
磁场对涉及中间自由基对的化学反应的产率的影响远远超出了从能量考虑所预期的水平。这种依赖性可以追溯到电子自旋的微观动力学，并构成了化学罗盘的基础。在这里，我们提出了一种新的实验方法的基础上，分子光开关，以实现额外的控制化学反应，并允许短时间的自旋动力学分辨率。我们的建议使实验能够测试一些标准假设的径向对模型，并提高了两个数量级的灵敏度的化学磁力计。
2012-06-05 physics.bio-ph q-bio.BM quant-ph
On the optimality of the radical-pair quantum compass
University of Exeter（埃克塞特大学）
研究通过比较 radical-pair 重组产率方向依赖性与量子测量在稳态条件下的极限精度，探讨生物环境中量子指南针的最优性及改进潜力。
2024-01-05 physics.bio-ph quant-ph
Entanglement Classifier in Chemical Reactions
自从Einstein，Podolsky和Rosen的开创性工作（EPR-佯谬）出现以来，作为经典物理与量子物理的本质区别的纠缠现象受到了理论和实验的广泛关注。近年来，随着量子隐形传态、量子通信、量子密码学和量子计算等技术的发展，人们对量子纠缠的理解和产生了极大的兴趣。虽然大部分的工作都集中在证明纠缠违反了著名的贝尔不等式及其离散测量的推广，但最近很少有人尝试关注连续测量结果。在这里，我们已经开发了一个通用的实用不等式来测试纠缠的连续测量结果，特别是散射的化学反应。在我们解释了如何在散射实验中实现这个新的不等式来分类纠缠之后，我们提出了一个特定的化学反应来测试这个不等式的违反。该方法具有通用性，可用于连续测量结果的纠缠分类。
2019-04-01 quant-ph
Chemical bond and entanglement of electrons in the hydrogen molecule
我们从理论上研究了原型分子系统（氢分子）中的量子关联（不可分辨电子的共存）。借助于原子轨道线性组合的标准近似和组态相互作用方法，我们描述了H2分子基态的电子波函数。此外，我们设法找到了一个相当简单的解析表达式的同时（最常用的量子纠缠的措施）的两个电子时，分子在其最低能量。我们已经发现，共点并不真正表明与化学键的结构有任何关系。
2014-08-01 quant-ph
Attainable entanglement of unitary transformed thermal states in liquid-state nuclear magnetic resonance with the chemical shift
最近，Yu，Brown和Chuang [Phys.Rev.A { \bf 71}，032341（2005）]研究了在液态核磁共振（NMR）中从幺正变换热态可获得的纠缠。他们的研究让我们深入了解了纠缠在液态NMR量子计算机中的作用。此外，他们还试图揭示混合态纠缠在量子计算中的作用。然而，他们假设对应于一个量子比特的每个核自旋的塞曼能量对所有人都有一个共同的值;没有化学位移。本文研究了一个含有化学位移的模型，利用正部分转置（PPT）判据，对任意的二分性，解析地导出了幺正变换热态纠缠的物理参数区域.我们考察了化学位移对可分性和不可分性边界的影响，发现它是可以忽略的。
2007-04-05 quant-ph
Towards the chemical tuning of entanglement in molecular nanomagnets
反铁磁自旋环代表了高度相关的低维系统的原型实现。在这里，我们从理论上说明了如何通过控制化学取代引入磁缺陷，导致每个环内自旋对纠缠的强烈空间调制。局部自由度（个人自旋）和集体的（总环自旋）之间的纠缠共存于交换耦合环二聚体，可以推断出从一般的对称性参数。我们验证了这些功能在有限温度下的持久性，并讨论他们在实验上可观察到的。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Approaches to Measuring Entanglement in Chemical Magnetometers
化学磁强计是自由基对体系，例如芘和N，N-二甲基苯胺（Py-DMA）的溶液，其在其自旋动力学和其荧光中显示磁场效应。我们研究了自由双生Py-DMA自由基对中量子纠缠的存在和衰减，并讨论了如何在这些系统中评估纠缠。我们提供了一个纠缠见证，并提出了可能的观测实验估计纠缠的各向同性超精细耦合的自由基对系统。作为一个应用程序，我们分析了如何在Py-DMA中的纠缠寿命的字段依赖性原则上可以用于磁强计，并说明在这种方法中的测量误差的传播。
2014-01-16 physics.chem-ph quant-ph
Aspects of Holographic Entanglement at Finite Temperature and Chemical Potential
在规范-引力对偶性的背景下，研究了强耦合大N规范理论在$d$维中在有限温度和化学势下的纠缠熵行为，该规范理论是$(d+1)-$维中Anti-de Sitter-Reissner-Nordstrom几何的对偶.我们开发了系统的扩展Ryu-Takayanagi处方的基础上，使我们能够推导出解析表达式的纠缠熵和互信息在不同的制度的利益。因此，我们确定的具体地区的散装几何形状，最显着的纠缠熵的边界理论在不同的限制。我们定义了一个尺度，称为有效温度，它决定了不同制度下的纠缠行为。在高有效温度下，纠缠熵主要由热力学熵所决定，而互信息则抵消了这一贡献，从而度量了实际的量子纠缠。最后，我们研究了在化学势存在下互信息的纠缠/去纠缠转变，发现两个子区之间的量子纠缠随着化学势的增大而减小.
2016-02-23 cond-mat.str-el gr-qc hep-th
General framework for quantifying entanglement production in ultracold molecular collisions and chemical reactions
University of Toronto（多伦多大学）；University of Nevada, Reno（内华达大学里诺分校）
本文提出了一种通用框架，用于量化超冷分子碰撞和化学反应中产物态的纠缠生成，通过分析S矩阵元素识别出新的多模混合猫态纠缠形式，并展示如何在磁共振附近高效控制纠缠生成。
2026-01-23 physics.atom-ph quant-ph
Leveraging Reactant Entanglement in the Coherent Control of Ultracold Bimolecular Chemical Reactions
本文提出将反应物纠缠用于超冷双分子化学反应的相干控制，通过两步制备叠加态并优化纠缠量，消除卫星项影响，在 KRb + KRb 反应中实现产物转动态宇称的完美控制。
2025-05-15 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Radical-pair model of magnetoreception with spin-orbit coupling
候鸟利用地磁场确定自己方位的机制在许多物种中仍然是一个谜。自由基对机制，其中非常弱的磁场可以影响某些类型的自旋相关的化学反应，导致生物学上可观察到的信号，最近强加自己作为某些物种的最有前途的候选人之一。这要归功于它的极端敏感性和再现行为研究结果的能力。尽管如此，为了获得方向灵敏度，仍然需要各向异性机制。最近的提议探索了这种各向异性是由于电子-核超精细相互作用的可能性。在这项工作中，我们探索了一种不同的可能性，其中各向异性是由于电子自旋和它的角动量之间的自旋轨道耦合。我们将展示基于自旋轨道耦合的磁罗盘如何具有与通常研究的基于核超精细的机制相当的性能。因此，我们的研究结果可以帮助研究人员积极寻找可能具有磁感受功能的候选生物分子，既可以描述鸟类的磁感受，也可以开发人工化学罗盘系统。
2013-09-17 physics.bio-ph quant-ph
Photonic Framework to Handle Physical and Chemical Processes: Quantum Entanglement, Coherence, De-coherence, Re-coherence and the Roles of Multipartite Base States
一个量子框架，根据电磁（EM）辐射的量子理论的物质响应，导致一个方便的计划，以检查物理和化学过程。基本的量子效应，如纠缠，相干，去相干和再相干产生一个完全量子物理的介绍适用于化学过程。一个光子基组包含了抽象空间中系统可达到的所有可能性;光子场共振的电子基态是量子态（q态）表现出时间演化的基础。在能量和角动量守恒保持量子动力学（即振幅变化）的实验室空间，将由低频EM辐射（例如微波）驱动。维持q态不变的物质性。在这里，重点讨论光子量子态的构造和读取，这些量子态是最近提交实验检验的一系列物理过程的基础。该方法使用经典物理学语言远离解释问题，专注于理解包括实验信息的量子态。
2014-07-14 quant-ph
Entanglement Entropy, Chemical Potential, Current Source, and Wilson Loop
利用$\mathbb{Z}_n$轨道理论中电磁场顶点算符的关联函数，在背景化学势、电流源和威尔逊圈存在的情况下，构造并解析计算了二维环面上Dirac费米子的纠缠和Rényi熵.熵揭示了许多新奇的东西。他们通过化学势探测紧凑费米子的能级，演示干扰现象与电流源是“拍频”，并通过拨打威尔逊圈，在低温极限的拓扑相变的经验。在大半径极限下，它们通过与电磁算符的共形维数紧密相连的拓扑变换，仅依赖于威尔逊圈。
2018-08-29 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Nonequilibrium Effects on Quantum Correlations: Discord, Mutual Information and Entanglement of a Two-Fermionic System in Bosonic and Fermionic Environments
研究了两个耦合费米子在平衡和非平衡环境中的稳态纠缠和量子关联，并提取了非平衡对量子关联的贡献。结果表明，在平衡条件下，稳态量子关联呈现非单调性，而在非平衡条件下，单调性由许多参数决定。随着温度（偏压）和化学势偏压的增加，纠缠突然消失，出现了一个临界化学势，超过这个临界化学势，纠缠度始终为正。在费米子库中，当库中的一个化学势与系统频率相匹配时，量子关联达到最大值。我们将平均效应引起的量子关联产生与纯非平衡效应分开。与以往的结果不同，当平均效应被分离出来时，量子关联的非平衡产生呈现出独特的单调行为。讨论了关联衰减的大隧穿区和关联增大的小隧穿区之间的差异。在两个区域的边界附近，纠缠行为是两个极端的混合物，它在先前下降到零之后，随着化学势偏置的增加而复活。
2019-10-29 quant-ph
Entanglement entropy in low-energy field theories at finite chemical potential
我们研究了由具有O（2）对称性的包含一阶和二阶时间导数的广义拉格朗日量描述的系统中的主导面积定律对纠缠熵的贡献，即破坏洛伦兹不变性.我们建立一个希格斯间隙之间的连接，目前在一个破碎的阶段和面积定律项的纠缠熵在一般的，非相对论性的情况下。我们的预测的纠缠熵和相关长度成功地进行了比较，数值结果在两个典型的系统：超冷晶格玻色子的莫特绝缘体的超流过渡，和亚铁磁系统的基态。
2020-04-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Quantum Zeno Effect Explains Magnetic-Sensitive Radical-Ion-Pair Reactions
涉及自由基离子对的化学反应在生物学中无处不在，因为它们不仅是光合反应链的基础，而且被认为是鸟类导航所使用的生物化学磁罗盘的基础。最近的实验与磁敏感的自由基离子对反应提供了强有力的证据，自由基离子对磁感受机制，验证预期的磁灵敏度和化学产品的产量变化。这里表明，自70年代以来使用的自由基离子对反应的理论描述不能解释观察到的数据，因为它是基于掩盖量子相干性效应的唯象方程。从基本的量子测量理论考虑，这里导出的基本密度矩阵方程自然地包含了量子芝诺效应，并很容易解释最近的实验观察低和高磁场自由基离子对反应。
2009-08-13 physics.bio-ph q-bio.BM quant-ph
Thermal and chemical response from entanglement entropy
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
研究了有限密度下纠缠熵与热力学和化学响应的关系，揭示了纠缠熵与热力学量之间的双向联系，为提取方程Of状态信息提供新途径。
2026-07-21 cond-mat.stat-mech hep-lat hep-ph
Scheme for detection of single-molecule radical pair reaction using spin in diamond
自由基对反应是化学反应对磁场敏感性的基础，在化学和生物学中具有重要作用。目前的实验证据是基于系综测量，然而，在单分子水平上探测自由基对反应的能力将提供有关其在重要生物过程中的作用的有价值的信息。在这里，我们提出了一个计划，在自由基对反应在环境条件下，通过使用单氮空位中心自旋金刚石中的电荷复合率。我们从理论上证明，它是可能的检测地磁场对自由基对反应的影响，并提出本计划作为一个可能的混合模型化学罗盘。
2017-05-29 quant-ph
Quantum Biomimetic Modeling of Diamond NV$^{-}$ Center Spin Dynamics
钻石NV $^{-}$中心的自旋动力学与负责鸟类磁感受的化学罗盘相似。我们提出了一个基于量子主方程的模拟框架，前者是基于后者的自由基对模型。我们发现，这个框架捕捉所有的实验研究的NV $^{-}$中心自旋系统的行为，因此可以是一个预测建模工具。
2017-09-22 physics.atom-ph quant-ph
Generalized Holstein model for spin-dependent electron transfer reaction
一些化学反应可以用电子转移过程来描述。其基本机制可以用分子晶体中的极化子运动来模拟--Holstein模型。通过考虑自旋自由度，我们推广了Holstein模型（分子晶体模型）来微观描述ET化学反应。在我们的模型中，自由基对中的电子自旋同时与磁场及其核自旋环境相互作用。利用微扰方法，我们得到了不同初态下的化学反应速率。发现三重态的化学反应速率与磁场方向有关，而单重态的化学反应速率与磁场方向无关。这种差异归因于三重态对轴旋转时的方向的明确依赖。我们的模型可能为鸟类罗盘的微观起源提供了一个可能的候选者。
2011-10-10 physics.chem-ph quant-ph
Identifying possible mechanism for quantum needle in chemical magnetoreception
本研究通过优化技术发现新型模型系统，显著增强量子针特征并放宽自由基对寿命要求，同时揭示地磁场附近的狭窄功能窗口，为化学磁感知中量子针的物理机制提供关键证据。
2024-01-29 physics.bio-ph quant-ph
Entanglement-assisted local manipulation of pure quantum states
我们证明了在某些纠缠态的存在下，复合量子系统的局域变换可以得到增强。这些额外的状态就像化学反应中的催化剂：它们允许实现不可能的局部变换，而不会以任何方式消耗。特别是，我们表明，这种效果可以大大提高效率的纠缠浓度程序的有限状态。
1999-12-06 quant-ph
Chemical bonding concepts emerge naturally from maximally entangled atomic orbitals
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
利用量子信息中的轨道纠缠概念，通过最大纠缠原子轨道恢复Lewis和多中心结构，以多体纠缠作为键强度指标，为平衡几何、过渡态和芳香性提供统一分析框架。
2026-07-01 physics.chem-ph quant-ph
The radical-pair mechanism as a paradigm for the emerging science of quantum biology
自由基对机制是在20世纪60年代引入的，用于解释有机分子化学反应中巨大的EPR和NMR信号。它已经发展成为自旋化学的基石，研究电子和核自旋对化学反应的影响，鸟类磁罗盘机制和光合反应中心动力学是这种影响的突出生物物理表现。近年来，自由基对机制被证明是一个理想的生物系统，量子信息科学的概念工具可以卓有成效地应用。我们将在这里回顾最近的工作，证明自由基对机制确实是量子生物学新兴领域的主要驱动力。
2016-01-01 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
Quantum interference and entanglement in ultracold atom-exchange reactions
本研究在500 nK下研究2KRb→K₂+Rb₂反应，证明核自旋相干性在反应中完全保持，可生成纠缠产物，并可通过退相干控制产物分布。
2023-10-11 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Engineering Entangled Schrodinger Cat States of Separated Cavity Modes in Cavity-QED
本研究提出双腔非共振相互作用方案，通过依次送入三个原子并结合条件测量，生成八种纠缠薛定谔猫态，明确了纠缠调控参数区间，并验证了腔态Wigner函数的类罗盘态干涉特性。
2024-03-07 quant-ph
Detecting the critical point through entanglement in Schwinger model
本文通过经典硬件上的量子模拟研究带θ项的大质量Schwinger模型相图，发现量子临界点可由纠缠熵的尖锐极大值和纠缠谱的能隙闭合点探测，并揭示临界点位置随化学势变化。
2023-05-01 cond-mat.str-el hep-ex hep-lat
Decoherence of intermolecular entanglement in exchange-coupled nanomagnets
我们从理论上研究了由两个交换耦合的异质金属轮组成的自旋团簇量子比特对中的超精细诱导退相干。我们确定了两个不同的制度，在退相干的分子间纠缠，并表明，这可以通过动态解耦基本上恢复。不同的化学元素和物理过程对单重态-三重态叠加态的退相干有不同的影响，从而导致其退相干时间的可调谐性较宽。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Concept of orbital entanglement and correlation in quantum chemistry
量子化学的最新发展确立了轨道间的量子互信息作为电子结构的主要描述符。这已经促进了数值方法的显着改进，并可能导致化学键理论的更全面的基础。在这个有前途的发展的基础上，我们的工作提供了一个精致的讨论量子信息的理论概念，通过引入物理相关性和它的分离成经典和量子部分的电子结构的独特的量词。特别是，我们成功地量化的纠缠。有趣的是，我们对不同分子的结果表明，轨道之间的总相关性主要是经典的，提出了关于纠缠在化学键中的一般意义的问题。我们的工作还表明，实施基本粒子数超选择规则，到目前为止还没有在量子化学中解释，消除了以前看到的相关性和纠缠的主要部分。在这方面，用分子系统实现量子信息处理任务可能比预期的更具挑战性。
2021-01-17 physics.chem-ph quant-ph
Quantum correlations in molecules: from quantum resourcing to chemical bonding
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Algorithmiq Ltd.（算法有限公司）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Wigner Research Centre for Physics（维格纳物理研究中心）；Eötvös Loránd University（厄特沃什·罗兰大学）
本文建立了一个系统探索、量化和剖析量子化学系统中关联效应的工具箱，通过轨道优化方案最大化分子的量子信息资源，并提出单共价键等价于纠缠$2\ln(2)$的新视角。
2026-07-01 quant-ph
Doubling the size of quantum simulators by entanglement forging
量子计算机在化学和物理系统的模拟方面很有前途，但当今量子处理器的有限能力只能进行小规模的，通常是近似的模拟。在这里，我们提出了一种方法，经典纠缠锻造，利用经典资源来捕获量子相关性，并将可以在量子硬件上模拟的系统大小增加一倍。将一些计算转移到经典的后处理，使我们能够在IBM Quantum处理器的5个量子位上表示10个自旋轨道，以迄今为止最准确的模拟计算水分子的基态能量。我们讨论了经典纠缠锻造的适用性条件，并提出了一个路线图缩放到更大的问题。
2021-04-20 quant-ph
Orbital entanglement in bond-formation processes
（微分）相关能的精确计算是键形成和键解离过程的量子化学描述的核心。为了评估单参考和多参考方法的质量，开发了各种诊断工具。在这项工作中，我们阐述了我们以前的观察[J.物理化学快报。3，3129（2012）]，基于一个和两个轨道的纠缠测量提供了用于分子轨道之间的电子相关效应的评估和分类的定量手段。一些典型的双原子分子的解离行为具有与化学键相关的所有类型的关联效应。我们表明，我们的纠缠分析是方便的解剖这些电子相关效应，并提供一个概念理解的键形成和键断裂过程的观点，量子信息理论。
2013-05-11 cond-mat.str-el physics.atm-clus physics.chem-ph
Directing entanglement spreading by means of a quantum East/West heterojunction structure
本文将量子East模型推广到东/西异质结结构，发现纠缠熵呈周期性扩散，并可通过初始占据数和化学势调控，从而建立与热机的类比。
2023-12-03 quant-ph
Quantum Matter-Photonics Framework: Analyses of Chemical Conversion Processes
采用量子物质-光子学框架来研究化学反应机理，并用于探索化学树拓扑模型映射的过程。键编织/断裂的化学概念是通过分区基集导致抽象和一般的量子表示重新制定。纠缠态、相干态、去相干态和费什巴赫共振量子态在转换过程中扮演着重要的角色。从上面的状态能量本征值阶梯，属于完整的系统光谱补充了从基态的标准视图。一个完整的量子物理观点支持化学变化获得。
2014-10-29 physics.chem-ph quant-ph
Nonequilibrium-induced enhancement of dynamical quantum coherence and entanglement of spin arrays
核自旋产生的随机磁场一直被认为是量子点自旋退相干的主要来源。在这里，我们得到了精确的和分析的方式通过超精细相互作用耦合到核自旋环境的自旋量子比特的动力学，超越了弱系统浴相互作用和马尔可夫近似。我们预测，在核浴中，化学电势梯度产生的详细平衡破坏导致了粒子数、量子相干性和纠缠的快速振荡，这些在传统情况下是不存在的（即，Overhauser噪声）。这是由于系统的非平衡特性，如振荡周期和化学势不平衡之间的关系所示。我们的结果揭示了非平衡态的细节平衡破坏对于增强自旋量子比特的动力学相干和纠缠的重要性。此外，我们的精确解明确地表明，由核自旋组成的非马尔可夫浴可以保持集体量子态，由于恢复的相干性。最后，我们提出了一个实验，使用超冷囚禁离子观察这些非平衡和记忆效应。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Entanglement of a spin-1/2 Ising-Heisenberg diamond spin cluster in the thermal bosonic bath
本文研究热玻色子浴环境下具有伊辛-海森堡相互作用的菱形自旋团簇的时间演化，利用负性度量分析中心自旋间的纠缠行为，揭示了环境参数对纠缠增强的影响及纠缠达到最大值的条件。
2025-07-22 quant-ph
Entanglement Control of Azobenzene by Photoisomerization in NMR Quantum Computer
以偶氮苯为例，在NMR量子计算机中研究了光致异构分子中量子比特的纠缠控制。偶氮苯有两种不同的异构体，{ \it{} transs}-偶氮苯（TAB）和{ \it{} cis}-偶氮苯（CAB），它们可以通过光异构化相互转化。改变分子结构导致自旋-自旋耦合常数的改变，并因此导致缠结操作时间的改变。我们首先通过{ \it ab initio}计算得到了TAB和CAB的稳定结构。然后，我们计算了这些异构体的NMR谱，并验证了它们重现了实验获得的化学位移具有良好的精度。我们的结果表明，分子中的一个$^{15}$ N和一个$^{13}$ C核之间的耦合强度在光异构化作用下发生了很大的变化。
2010-04-06 quant-ph
Statistical correlation between quantum entanglement and spin-orbit coupling in crossed beam molecular dynamics
像干涉这样的非经典特征已经被用来控制化学反应的输出。然而，量子纠缠，这是一个同样神秘的多体量子关联，也可以作为一个强大的资源，但一直逃避明确的关注。在这份报告中，我们提出了一个实验方案下的交叉束分子动力学设置，与F+HD反应，旨在研究可能的影响的纠缠反应物对的角度特征的产品分布。上述反应最近引起了人们的兴趣，因为在产物（HF）分布中观察到不寻常的马蹄形图案，这归因于自旋和轨道自由度的耦合。我们提出了一个实验方案，旨在研究纠缠的必要性，包括这样的自旋-轨道特性的可能影响，在这种情况下，纠缠和自旋-轨道相互作用的存在是同时可检测的。我们进一步数值模拟可达到的结果，突出显示对应于各种可能性的特定模式。这些研究如果扩展，也可以从量子信息的角度提供类似反应中不可预见的机理见解。
2021-07-18 quant-ph
