6 月 17 日訊息 從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊在開放量子系統的實驗研究中取得重要進展，該團隊李傳鋒、柳必恆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。

瞭解到，該研究成果 6 月 9 日發表在國際知名學術期刊《物理評論快報》上。

據介紹，記憶效應在自然界中普遍存在，例如疾病傳播、生化過程、光纖通訊等。記憶效應的長度、強度和結構等是表徵物理演化的重要引數。在量子資訊科學中，理解和控制記憶效應對於發展量子技術至關重要。由於系統和環境的耦合，開放量子系統的演化會展現非馬爾科夫性，為研究量子記憶效應提供了平臺。然而，由於量子測量會引起系統量子態的坍縮，實驗者對系統的探測會影響系統的後續演化，這使得以前人們對量子記憶效應的研究侷限在單步演化過程，即初態製備後進行演化最後進行量子測量，而在演化過程中不進行測量。

近年來，李傳鋒研究組利用單步演化在開放量子系統的研究中取得了列成果，包括觀測到馬爾科夫環境到非馬爾科夫環境的突變 [Nature Physics 7, 931 (2011)]、利用演化的特徵譜觀測非馬爾科夫性 [PRL 120 060406 (2018)]、構造可控相位退相干演化模擬器 [Nature Communications 9, 3453 (2018)] 等。在本工作中，李傳鋒、柳必恆等人利用過程張量的方法，將可控探測和系統演化分開，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，構造了兩類多步演化的開放系統動力學過程，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。

該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徵。

▲圖 1：研究開放量子系統多步演化量子記憶效應的實驗光路圖

▲圖 2：實驗結果。（a）和（b）分別展示兩類多步演化過程的非馬爾科夫性（N）及不同測量方法下的量子記憶強度

論文連結：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.126.230401