科(kē)技日报合肥5月22日電(diàn) （记者吴長(cháng)锋）记者22日从中國(guó)科(kē)學(xué)技术大學(xué)获悉，该校彭新(xīn)华研究组和香港中文(wén)大學(xué)刘仁保研究组合作，利用(yòng)可(kě)控物(wù)理(lǐ)过程合成的量子通道，提出了一种选择性地测量开放量子多(duō)體(tǐ)系统中任意类型时序关联的理(lǐ)论方案，并首次在核自旋體(tǐ)系中成功探测了四阶量子时序关联。相关研究成果日前在線(xiàn)发表于國(guó)际學(xué)术期刊《物(wù)理(lǐ)评论快报》。

全面描述一个物(wù)理(lǐ)系统的动力學(xué)，需要系统中所有(yǒu)的时序关联信息，即一套动力學(xué)完备的时序关联集合。然而，当前的测量方案只能(néng)提取少数特殊形式的时序关联信息。目前為(wèi)止，还没有(yǒu)一种系统的、可(kě)行的方案来提取动力學(xué)完备集合中所有(yǒu)类型的时序关联信息。如何系统性、选择性地测量动力學(xué)完备的任意量子时序关联，一直是一个具有(yǒu)挑战性的科(kē)學(xué)问题。

為(wèi)了解决上述难题，彭新(xīn)华研究组和刘仁保研究组合作，创新(xīn)性地提出了基于可(kě)控物(wù)理(lǐ)过程合成量子通道的任意类型量子时序关联选择性测量协议。该协议不仅极大程度提升了高阶量子关联的测量信噪比，降低了实验实现的难度，而且适用(yòng)于更广泛的实验體(tǐ)系，包括单自旋和系综量子體(tǐ)系。利用(yòng)核磁共振高精度量子控制，科(kē)研人员在多(duō)自旋體(tǐ)系上实验验证了该测量协议的可(kě)行性，首次成功测量了量子多(duō)體(tǐ)系统中的四阶量子时序关联。接下来，科(kē)研人员将实验获得的高阶量子关联信息应用(yòng)于高精度量子优化控制任務(wù)中。当优化控制中考虑四阶量子关联修正后，量子门保真度可(kě)从99.987%提升到99.99996%。

研究人员表示，该研究在量子信息和量子多(duō)體(tǐ)物(wù)理(lǐ)领域具有(yǒu)潜在的应用(yòng)价值，如量子控制和量子精密测量、进一步提高测量量子时序关联的信噪比和频谱分(fēn)辨率等。审稿人对该工作给予了高度评价：“这是量子度量领域的一项重要补充，提供了量子系统动力學(xué)的洞察方法。”