中國科大郭光燦團隊在量子信息基礎(chǔ)研究中取得重要進展
中國科大郭光燦院士團隊在量子信息基礎(chǔ)研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、許金時、孫凱等人實驗研究了量子導(dǎo)引在開放系統(tǒng)中的動力學(xué)演化,驗證了非馬爾科夫記憶效應(yīng)在恢復(fù)量子導(dǎo)引過程中的作用。該研究成果于5月16日在線發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。 量子導(dǎo)引是介于量子糾纏和貝爾非局域性之間的一種量子非局域關(guān)聯(lián),描述了一方的局域測量影響另一方量子態(tài)的現(xiàn)象。其特有的方向性允許存在單向量子導(dǎo)引,即一方可以成功地導(dǎo)引另一方,反之卻不行。目前大多數(shù)量子導(dǎo)引的研究都是在封閉量子體系下進行的,而實際情形中,量子系統(tǒng)和環(huán)境之間的相互作用是不可避免的,并且這種相互作用通常會使得系統(tǒng)的信息逐漸向環(huán)境耗散。然而,在非馬爾可夫環(huán)境中,其記憶效應(yīng)會使得已耗散的信息從環(huán)境回流到量子系統(tǒng)中,具體回流的能力由環(huán)境的非馬爾可夫度進行刻畫,更高的非馬爾可夫度意味著更強的信息回流能力。 近年來,李傳鋒、許金時、孫凱等人對量子導(dǎo)引開展了一系列的實驗研究,包括全對無量子導(dǎo)引的驗證[PRL 113, 140402 (2014)]、單向量子導(dǎo)引的實現(xiàn)[PRL 116, 160404 (2016); PRL 118, 140404 (2017)]、量子導(dǎo)引在子通道鑒別任務(wù)中的應(yīng)用[npj Quan. Inf. 4, 12 (2018)]以及驗證多體量子導(dǎo)引的非單配性共享關(guān)系[PRL 128, 120402(2022)]等。在本工作中,研究組實驗制備了兩種不同非馬爾可夫度的環(huán)境,首先研究了量子導(dǎo)引在耗散環(huán)境中的動力學(xué)演化,通過調(diào)節(jié)在耗散環(huán)境中的演化時間實現(xiàn)了多測量方向下系統(tǒng)狀態(tài)從最初的雙向?qū)б絾蜗驅(qū)б、以及不可?dǎo)引的耗散過程。研究組進一步實現(xiàn)了在較高非馬爾可夫度環(huán)境中的量子導(dǎo)引恢復(fù),驗證了越高非馬爾可夫度的環(huán)境對應(yīng)的記憶效應(yīng)越強,對量子導(dǎo)引的恢復(fù)能力也越強。另外,研究組還通過觀測到可導(dǎo)引量子態(tài)逐漸演化為具有糾纏但不可導(dǎo)引的量子態(tài),證實了量子糾纏和量子導(dǎo)引之間的層級關(guān)系。 |