库环境参数变化导致的量子相变?

一般的相变都是系统处于有限温度下发生的,也就是系统处于热平衡态时发生的。当我们改变系统温度时,有可能引起系 统的相变。我从S. Sachdev的《Quantum Phase Transitions》绪论中读到,真正的量子相变实际上是零温时才会发生的。对于一个无限系统来说,如果它的哈密顿可调参数g趋近于某个临界值,哈密 顿基态的能量会出现nonanalyticity,比如基态与激发态能量的交叉和交叉回避。在临界值附近,系统的关联长度可能会趋近于无穷大,而基态与第 一激发态之间的能隙可能会趋近于零。

在我看来,量子相变的结果好像都是对于封闭系统做的。如果我们考虑一个横Ising模型 的哈密顿,同时每个自旋都与环境有很强的耦合时,会出现什么情况?特别的,如果我们这里的环境是很特殊的量子环境,比如压缩真空环境,系统的温度仍旧是绝 对零度,会如何呢?比如说,我们并不改变哈密顿的形式,而只是改变系统与环境的耦合强度,会不会引起相变?我猜测可能会。还有,我们不改变哈密顿,也不该 变系统与环境的耦合强度,我们改变的是有效库环境本身的压缩度,压缩相位,会不会也引起相变呢?如果有相变出现,这种零温下由于环境参数引起的相变,应该 也算量子相变 的一种吧。

上面这些想法,我一个月前在繁星客栈发过帖子讨论过。为了回答这个问题,最近这个月我才以量子相变与Berry相位的联系,以及量子相变动力学这两个工作为例子,学习如何处理一维自旋链问题。最近我发现了一个工作, 讨论的是局域热环境下一维Ising链的中的纠缠,互信息等物理量的变化。他们发现热环境足够强时,可能会导致两个自旋的自旋链处于稳定的纠缠态,如果热 环境不够强,就不会有稳定的纠缠。这个工作对我很有的启发,也是一个激励。关键在于这个工作中,明确的给出了开放系统自旋链的哈密顿量。从这个哈密顿量出 发,我可以写出自己需要的哈密顿,做一些定量的计算和讨论。与导师讨论时,他认为我们应该再查查文献,看看这种开放系统应该如何实现,以及这个想法否能够用于量子信息领域。