强场域下囚禁离子动力学的实现与非马尔可夫性
探究强场域下的量子动力学行为对深化受控量子系统认知和发展稳健量子技术至关重要。该工作通过实验研究了囚禁离子在拉比频率(Ω)接近振动模式频率(ν)时的动力学特征,将系统推入弱场域之外的新物理区间,此时非平庸的量子关联开始涌现。研究人员首先将量子比特跃迁与驱动场的失谐量(δ)设为零,并将Ω从低频逐步调至振动频率量级。借助量子态层析技术,该团队重构密度矩阵并追踪其演化过程以评估非马尔可夫性,揭示了由内态自由度与运动自由度相互作用主导的显著记忆效应。进一步通过探索不同参数组合(Ω, δ)下的动力学行为,发现非马尔可夫性在固定δ条件下并不总随Ω单调递增。引人注目的是,当满足δ² + Ω² = ν²条件时,非马尔可夫性呈现出极值点构成的环形分布——此时系统哈密顿量具有类似Jaynes-Cummings模型的形式,为解析观测到的动力学行为提供了可能。这些发现突破了传统载波与边带作用区间,揭示了强场量子动力学的新特征。该研究成果为利用囚禁离子平台研究非马尔可夫性、相干调控及开放量子系统在极端条件下的基础行为建立了新范式。



