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科學家實驗觀測到非馬爾科夫性證明了量子記憶效應的操作依賴性

2021-06-24 08:40:39 來源：科技日報

記者6月17日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、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。研究成果日前發(fā)表在國際知名學術(shù)期刊《物理評論快報》上。

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，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。

在前期工作的基礎(chǔ)上，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。

這一研究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。

標簽：科學家非馬爾科夫性量子記憶效應依賴性