在離子阱量子系統中觀測到增強的時域量子關聯

（原標題：在離子阱量子系統中觀測到增強的時域量子關聯）

近日，啓科量子聯合中山大學羅樂教授研究團隊，利用天算1號離子阱量子計算平臺，在宇稱時間對稱的離子阱開發量子系統中觀測到了增強的時域量子關聯現象。相關研究成果以“Experimental demonstration of enhanced violations of Leggett-Garg inequalities in a PT -symmetric trapped-ion qubit” 爲題發表在美國物理學會期刊《Physical Review A》上。

量子疊加態是量子力學的基本概念之一，描述了微觀尺度上粒子的特有行爲。1985年L-G不等式（Leggett-Garg inequality）被提出，這個不等式目的在於測試系統的非經典行爲。通過測量不同時間點之間的關聯，可以檢測出系統是否違反了經典物理的預測。在經典系統中，該不等式應該始終成立。如果不等式被違反，則意味着系統存在量子效應。

目前已經有大量實驗證實在封閉的量子兩能級系統中三階以及高階L-G不等式的上界可以突破其經典的界限。近年來的大量理論研究表明在非厄米系統中，三階(四階) L-G不等式也能夠超越其厄米量子的界限，但是一直沒有得到實驗的驗證。

爲此，啓科量子與中山大學研究團隊基於離子阱量子比特實驗平臺開展了存在耗散效應下量子關聯的實驗測量，通過調控耗散強度，觀察到了耗散效應誘導的時域量子關聯增強現象，隨着耗散效應的加強，不等式的上界表現出了增強的違背。

這種增強的違背來源於耗散作用下希爾伯特空間曲率的改變，這種改變使得量子系統產生了非均勻的演化，最終導致了關聯函數的扭曲，關聯函數從光滑的三角函數變化成更尖銳的形狀，這種瞬時的關聯突變引起了增強的時域量子關聯。

研發人員還對非均勻演化速度與L-G不等式增強違背之間的關係進行了實驗研究。沿着這條思路，L-G不等式測試可以擴展到耗散量子多體系統，有望用於研究非馬爾可夫動力學、耗散量子相變以及量子到經典的轉變。

該項研究得到了啓科量子與中山大學橫向研發基金等項目的支持。