在离子阱量子系统中观测到增强的时域量子关联

（原标题：在离子阱量子系统中观测到增强的时域量子关联）

近日，启科量子联合中山大学罗乐教授研究团队，利用天算1号离子阱量子计算平台，在宇称时间对称的离子阱开发量子系统中观测到了增强的时域量子关联现象。相关研究成果以“Experimental demonstration of enhanced violations of Leggett-Garg inequalities in a PT -symmetric trapped-ion qubit” 为题发表在美国物理学会期刊《Physical Review A》上。

量子叠加态是量子力学的基本概念之一，描述了微观尺度上粒子的特有行为。1985年L-G不等式（Leggett-Garg inequality）被提出，这个不等式目的在于测试系统的非经典行为。通过测量不同时间点之间的关联，可以检测出系统是否违反了经典物理的预测。在经典系统中，该不等式应该始终成立。如果不等式被违反，则意味着系统存在量子效应。

目前已经有大量实验证实在封闭的量子两能级系统中三阶以及高阶L-G不等式的上界可以突破其经典的界限。近年来的大量理论研究表明在非厄米系统中，三阶(四阶) L-G不等式也能够超越其厄米量子的界限，但是一直没有得到实验的验证。

为此，启科量子与中山大学研究团队基于离子阱量子比特实验平台开展了存在耗散效应下量子关联的实验测量，通过调控耗散强度，观察到了耗散效应诱导的时域量子关联增强现象，随着耗散效应的加强，不等式的上界表现出了增强的违背。

这种增强的违背来源于耗散作用下希尔伯特空间曲率的改变，这种改变使得量子系统产生了非均匀的演化，最终导致了关联函数的扭曲，关联函数从光滑的三角函数变化成更尖锐的形状，这种瞬时的关联突变引起了增强的时域量子关联。

研发人员还对非均匀演化速度与L-G不等式增强违背之间的关系进行了实验研究。沿着这条思路，L-G不等式测试可以扩展到耗散量子多体系统，有望用于研究非马尔可夫动力学、耗散量子相变以及量子到经典的转变。

该项研究得到了启科量子与中山大学横向研发基金等项目的支持。