电子-核纠缠在玻恩-奥本海默波函数及其他体系中的表现

该研究团队通过采用分子哈密顿模型(一维H₂⁺和Shin-Metiu模型)中广泛使用的不同波函数拟设,系统分析了分子波函数中电子运动与核运动的纠缠特性:包括i)绝热与ii)非绝热表象下的玻恩-奥本海默分离,以及iii)考虑非绝热耦合的玻恩-黄展开方法。任何分子均可视为由电子半空间与核半空间组成的二分体系,因此可对每种分子拟设应用施密特分解定理,从而获得基于施密特基的简洁表示,并通过冯·诺依曼熵计算纠缠量。 研究发现:虽然所有分子的基态玻恩-奥本海默振动电子态均可视为近似可分离的非纠缠态,但该特性会随振动激发而退化——纠缠度呈现单调上升趋势。对于那些电子波函数随分子构型剧烈变化的电子激发态而言,各振动电子态中电子波函数与核波函数的交织效应尤为显著。研究证实,纠缠度可通过电子波函数在不同核构型下的变化幅度来量化,而核波函数实质上承担着“探针”功能。 值得注意的是:势能曲线中的避免交叉现象会显著增强绝热表象下的纠缠度,但在非绝热表象中该效应大幅减弱。此外,玻恩-黄展开方法揭示了某些协同振动电子态的存在——其纠缠度甚至超过叠加态中所有玻恩-奥本海默成分的纠缠总量。

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