福州大学量子信息与量子光学实验室在非马尔科夫奇异点物理研究方面取得重要进展
福州大学物理与信息工程学院量子信息与量子光学实验室郑仕标课题组观测到了非马尔科夫热库中的奇异点效应,研究结果发表于国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》。
开放量子系统能够展现封闭系统所没有的特殊性质,这些性质与奇异点紧密相关。在奇异点,决定系统状态演化过程的非厄米哈密顿或刘维尔超算符的本征值和本征矢均融合。近年来,奇异点已在各种不同的量子系统中被观测到。但这些实验均局限于系统与马尔科夫热库耦合的情形,该类热库没有记忆效应。
最近,量子信息与量子光学实验室郑仕标课题组基于电路量子电动力学结构,观测到了非马尔科夫热库所诱导的奇异点。在实验中,一个超导比特充当量子系统,其读取腔充当一个具有洛伦茨能谱结构的热库。系统和热库通过参量调制发生边带耦合,其耦合强度作为控制参数,由参量调制的幅度控制。研究人员通过观测系统的态演化,提取了刘维尔超算符的本征值。刘维尔本征谱在参数空间中呈现出一个双重的二阶奇异点,其由两个重合的二阶奇异点构成,每个二阶奇异点均表现为刘维尔超算符的一对本征值和本征矢的融合。这种双重二阶奇异点是非马尔科夫热库记忆效应的体现,在以往的实验中从未被观测到。另外,研究人员还观测到与该双重二阶奇异点并存的一个三阶奇异点。
团队工作将量子奇异现象的实验研究从马尔科夫热库拓展到非马尔科夫热库,为实验研究马尔科夫开放系统中所无法触及的非厄米现象开辟了研究途径,研究结果发表于Physical Review Letters 135, 230203(2025)。
福州大学物理与信息工程学院博士生张浩龙、龙岩学院韩佩容副教授为论文的共同第一作者,郑仕标教授、杨贞标教授和宁文博士为论文的共同通信作者。

该研究成果受到科技部重大项目、国家自然科学基金、福州大学“双一流”建设项目和“物理学科”专项支持。




