IT之家 6 月 17 日消息 從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊在開放量子系統(tǒng)的實驗研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恒等人與奧地利科學院理論物理學家合作，實驗觀測到開放量子系統(tǒng)多步演化的非馬爾科夫性，證明了量子記憶效應的操作依賴性。
IT之家了解到，該研究成果 6 月 9 日發(fā)表在國際知名學術(shù)期刊《物理評論快報》上。
據(jù)介紹，記憶效應在自然界中普遍存在，例如疾病傳播、生化過程、光纖通信等。記憶效應的長度、強度和結(jié)構(gòu)等是表征物理演化的重要參數(shù)。在量子信息科學中，理解和控制記憶效應對于發(fā)展量子技術(shù)至關(guān)重要。由于系統(tǒng)和環(huán)境的耦合，開放量子系統(tǒng)的演化會展現(xiàn)非馬爾科夫性，為研究量子記憶效應提供了平臺。然而，由于量子測量會引起系統(tǒng)量子態(tài)的坍縮，實驗者對系統(tǒng)的探測會影響系統(tǒng)的后續(xù)演化，這使得以前人們對量子記憶效應的研究局限在單步演化過程，即初態(tài)制備后進行演化最后進行量子測量，而在演化過程中不進行測量。
近年來，李傳鋒研究組利用單步演化在開放量子系統(tǒng)的研究中取得了列成果，包括觀測到馬爾科夫環(huán)境到非馬爾科夫環(huán)境的突變 [Nature Physics 7, 931 (2011)]、利用演化的特征譜觀測非馬爾科夫性 [PRL 120 060406 (2018)]、構(gòu)造可控相位退相干演化模擬器 [Nature Communications 9, 3453 (2018)] 等。在本工作中，李傳鋒、柳必恒等人利用過程張量的方法，將可控探測和系統(tǒng)演化分開，從而可以研究多步演化。研究組利用一對糾纏光子的偏振和路徑自由度，構(gòu)造了兩類多步演化的開放系統(tǒng)動力學過程，通過度量這兩類演化過程在不同測量方式下的非馬爾科夫性，證實了量子記憶強度的操作依賴性。
該成果開啟了多步演化過程的量子非馬爾科夫性的實驗研究，充分展示了多步演化過程的高階量子記憶效應特征。
▲圖 1：研究開放量子系統(tǒng)多步演化量子記憶效應的實驗光路圖
▲圖 2：實驗結(jié)果。（a）和（b）分別展示兩類多步演化過程的非馬爾科夫性（N）及不同測量方法下的量子記憶強度
論文鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.230401
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