研究人員找到了一種新方法來預(yù)測(cè)多體量子系統(tǒng)與其環(huán)境耦合的行為。這項(xiàng)工作保護(hù)了量子設(shè)備中的量子信息，對(duì)于量子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。

該研究發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上，芬蘭阿爾托大學(xué)和清華IAS的研究人員提出了一種新方法，可以預(yù)測(cè)量子系統(tǒng)（如粒子群）在連接到外部環(huán)境時(shí)的行為。通常，將量子計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)連接到外部環(huán)境時(shí)，會(huì)產(chǎn)生退相干和泄漏，從而破壞有關(guān)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的任何信息。現(xiàn)在，研究人員開發(fā)了一種新技術(shù)，可以將破壞量子信息的相互作用轉(zhuǎn)化為保護(hù)量子信息的方式。

該研究由阿爾托博士研究員Guangze Chen在Jose Lado教授的指導(dǎo)下，與清華IAS的Fei Song合作進(jìn)行。他們的方法結(jié)合了兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)：量子多體物理學(xué)和非埃爾米特量子物理學(xué)。

防止退相干和泄露

量子系統(tǒng)中最有趣和最強(qiáng)大的現(xiàn)象之一是多體量子相關(guān)性。了解這些并預(yù)測(cè)它們的行為至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈儽憩F(xiàn)了量子計(jì)算機(jī)和量子傳感器關(guān)鍵組件的獨(dú)特特性。當(dāng)物質(zhì)與環(huán)境隔離時(shí)，雖然在預(yù)測(cè)量子相關(guān)性方面已經(jīng)取得了很多進(jìn)展，但到目前為止，科學(xué)家們還沒有做到精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員表示，在適當(dāng)?shù)那闆r下，將量子設(shè)備連接到外部系統(tǒng)可能是一種優(yōu)勢(shì)。當(dāng)量子器件承載于非埃爾米特拓?fù)鋾r(shí)，它會(huì)受到量子激發(fā)。這些開放量子系統(tǒng)可能會(huì)生成量子技術(shù)的顛覆性新策略，這些策略利用外部耦合來保護(hù)信息免受退相干和泄漏的影響。

從理想化條件到現(xiàn)實(shí)世界

該研究建立了一種新的理論方法來計(jì)算量子粒子與環(huán)境耦合時(shí)的相關(guān)性。Chen說：“對(duì)于同時(shí)呈現(xiàn)耗散和量子多體相互作用的量子相關(guān)問題，可以通過我們開發(fā)的方法解決。作為概念驗(yàn)證，我們展示的系統(tǒng)擁有24個(gè)具備拓?fù)浼?lì)相互作用的量子比特。”

Lado教授說：“我們的方法有助于將量子研究從理想化實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到實(shí)際應(yīng)用。預(yù)測(cè)相關(guān)量子物質(zhì)的行為是量子材料和器件理論設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。然而，當(dāng)考慮量子系統(tǒng)與外部環(huán)境耦合的現(xiàn)實(shí)情況時(shí)，這個(gè)問題的難度會(huì)變得更大。我們的結(jié)果推進(jìn)了該問題的解決方案，在實(shí)際條件下，為理解量子技術(shù)和預(yù)測(cè)量子材料和器件提供了新的方法。”

編譯：卉可

編輯：慕一

特此說明：量子前哨翻譯此文僅作信息傳遞和參考，并不意味著同意此文中的觀點(diǎn)與數(shù)據(jù)。