中科大觀測到開放量子多步演化記憶效應(yīng) 證明量子記憶效應(yīng)操作依賴性

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(xué)院理論物理學(xué)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(yīng)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(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

據(jù)介紹，記憶效應(yīng)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(yīng)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(xué)中，理解和控制記憶效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)特征。

關(guān)鍵詞： 開放量子 中科大 演化記憶 量子記憶