相互作用自旋系综中的动力学冻结与增强磁测量
理解和控制量子多体系统中的非平衡动力学是现代物理学的一项根本性挑战[1-6],对推动量子技术进步具有深远意义。在守恒律缺失的情况下,周期性驱动系统通常会热化至无特征的“无限温度”状态,从而消除初始条件的所有记忆[7-9]。然而,这种范式可能通过可积性[10]、多体局域化[2,3,11,12]、量子多体疤痕[5]以及希尔伯特空间碎片化[13,14]等机制被打破。该研究团队报道了驱动系统中热化瓦解的新机制——动态冻结的实验观测[15-18],并利用金刚石中约10^4个相互作用的氮空位自旋系综展示了其在量子传感中的应用。通过精确调控驱动频率和失谐量,研究人员观测到emergent的长寿命自旋磁化及相干振荡微观运动,其持续时间比相互作用受限的相干时间(T2)延长了一个数量级以上。基于这些非常规动力学特性,该工作开发出动态冻结增强的交流磁强计技术,将最优传感时长显著突破T2限制,以4.3分贝的灵敏度优势超越了传统动力学解耦磁强计。这些结果不仅首次通过实验揭示了“动态冻结”这一通过emergent守恒律抵抗热化的独特机制,更为量子计量等领域的多物理平台提供了一种普适性强的新型调控方法。
