中国科大新技术实现纳米尺度量子多体纠缠探测

众安在线、众安新闻客户端讯 中国科学技术大学记者12月17日获悉，中国科学技术大学王亚教授和北京师范大学王平副教授在量子多体系统发现方面取得重要进展。研究团队提出了一种名为“多维相关印记”的新技术，成功地将难以直接观测到的高阶量子相关信息“编码”在局域量子探针的信号噪声中，从而实现复杂量子系统内部相关性的间接高清探测。 12月9日，相关成果在线发表于《Physical Review Letters》。了解量子多体系统的非平衡动力学是现代物理学的一个关键前沿。关键在于检测系统内粒子之间的高阶相关性，尤其是量子纠缠。然而，对于不具备独立控制单个粒子能力的复杂系统来说，这始终是一个亟待解决的问题。为了解决这个问题，研究团队开发了“多维相关印记技术”。其基本思想是集成一个复杂的多体系统，该系统可以通过非常灵敏的局部量子探针进行间接测量。多体系统的复杂相互作用在时间波动谱上充当了独特的“印记”，相对容易被探测器读取。通过将频谱解释为“代码”，我们可以推断系统内的多体相关特性。在实验验证中，R研究团队利用金刚石氮空位色心量子探针，首次成功构建了周围核自旋环境的三阶相关性。通过分析相关累积量的谱结构，该方法还可以指导直接可视化建立量子纠缠的过程，提供了一种检测纠缠这一独特量子资源的新方法。这项研究开辟了一条实验路径，具有表征缺乏个体可寻址性的量子多体系统的普遍潜力。它不仅适用于基础物理研究，如多体相关传播和Lieb-Robinson界限测试等，未来也有望用于新型量子材料的表征以及日益复杂的量子模拟器的有效验证，从而推动量子技术的发展。 （记者王乔）