科学家观测到开放量子系统多步演化记忆效应

科技日报记者 吴长锋

记者从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、柳必恒等人与奥地利科学院理论物理学家合作，实验观测到开放量子系统多步演化的非马尔科夫性，证明了量子记忆效应的操作依赖性。研究成果日前发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。

记忆效应在自然界中普遍存在，例如疾病传播、生化过程、光纤通信等。记忆效应的长度、强度和结构等是表征物理演化的重要参数。在量子信息科学中，理解和控制记忆效应对于发展量子技术至关重要。由于系统和环境的耦合，开放量子系统的演化会展现非马尔科夫性，为研究量子记忆效应提供了平台。然而，由于量子测量会引起系统量子态的坍缩，实验者对系统的探测会影响系统的后续演化，这使得以前人们对量子记忆效应的研究局限在单步演化过程，即初态制备后进行演化最后进行量子测量，而在演化过程中不进行测量。

在前期工作的基础上，李传锋、柳必恒等人利用过程张量的方法，将可控探测和系统演化分开，从而可以研究多步演化。研究组利用一对纠缠光子的偏振和路径自由度，构造了两类多步演化的开放系统动力学过程，通过度量这两类演化过程在不同测量方式下的非马尔科夫性，证实了量子记忆强度的操作依赖性。

这一研究成果开启了多步演化过程的量子非马尔科夫性的实验研究，充分展示了多步演化过程的高阶量子记忆效应特征。

编辑：张爽

审核：王小龙