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            我首次實(shí)現(xiàn)任意量子時(shí)序關(guān)聯(lián)選擇性測(cè)量

            2024-05-23 17:13:45 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

            科技日?qǐng)?bào)合肥5月22日電 (記者吳長(zhǎng)鋒)記者22日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校彭新華研究組和香港中文大學(xué)劉仁保研究組合作,利用可控物理過(guò)程合成的量子通道,提出了一種選擇性地測(cè)量開放量子多體系統(tǒng)中任意類型時(shí)序關(guān)聯(lián)的理論方案,并首次在核自旋體系中成功探測(cè)了四階量子時(shí)序關(guān)聯(lián)。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》。

            全面描述一個(gè)物理系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué),需要系統(tǒng)中所有的時(shí)序關(guān)聯(lián)信息,即一套動(dòng)力學(xué)完備的時(shí)序關(guān)聯(lián)集合。然而,當(dāng)前的測(cè)量方案只能提取少數(shù)特殊形式的時(shí)序關(guān)聯(lián)信息。目前為止,還沒(méi)有一種系統(tǒng)的、可行的方案來(lái)提取動(dòng)力學(xué)完備集合中所有類型的時(shí)序關(guān)聯(lián)信息。如何系統(tǒng)性、選擇性地測(cè)量動(dòng)力學(xué)完備的任意量子時(shí)序關(guān)聯(lián),一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題。

            為了解決上述難題,彭新華研究組和劉仁保研究組合作,創(chuàng)新性地提出了基于可控物理過(guò)程合成量子通道的任意類型量子時(shí)序關(guān)聯(lián)選擇性測(cè)量協(xié)議。該協(xié)議不僅極大程度提升了高階量子關(guān)聯(lián)的測(cè)量信噪比,降低了實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的難度,而且適用于更廣泛的實(shí)驗(yàn)體系,包括單自旋和系綜量子體系。利用核磁共振高精度量子控制,科研人員在多自旋體系上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該測(cè)量協(xié)議的可行性,首次成功測(cè)量了量子多體系統(tǒng)中的四階量子時(shí)序關(guān)聯(lián)。接下來(lái),科研人員將實(shí)驗(yàn)獲得的高階量子關(guān)聯(lián)信息應(yīng)用于高精度量子優(yōu)化控制任務(wù)中。當(dāng)優(yōu)化控制中考慮四階量子關(guān)聯(lián)修正后,量子門保真度可從99.987%提升到99.99996%。

            研究人員表示,該研究在量子信息和量子多體物理領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,如量子控制和量子精密測(cè)量、進(jìn)一步提高測(cè)量量子時(shí)序關(guān)聯(lián)的信噪比和頻譜分辨率等。審稿人對(duì)該工作給予了高度評(píng)價(jià):“這是量子度量領(lǐng)域的一項(xiàng)重要補(bǔ)充,提供了量子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的洞察方法?!?/p>

            [編輯: 吳傲飛 審核:王小明 戎小平 ]
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