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核自旋系统为研究量子关联和开放量子系统动力学提供了理想平台，涵盖量子信息、量子基础理论和多体物理等多个领域。这得益于其较长的纵向弛豫时间(T1)和横向退相干时间(T2)，以及通过射频脉冲实现的精确操控。本论文展示了利用核自旋系统开展的系列研究：首先，该团队通过叠加酉算符演化的量子比特，研究了以Leggett-Garg不等式(LGI)量化的时间量子关联。利用三量子比特寄存器，实验实现了叠加酉操作并观测到超越1.5量子极限的LGI破坏值，揭示了增强的非经典特性。值得注意的是，这种叠加酉动力学还表现出更强的抗退相干能力。其次，针对李-杨零点（配分函数在复平面上的零点，能揭示临界点附近的热力学行为），研究人员提出并实验验证了利用三量子比特核自旋寄存器中的单量子探针测定非对称伊辛模型全套李-杨零点的方法，进一步发现探针与系统间的互信息在这些零点对应时刻达到峰值。随后，该工作报道了核自旋弛豫中量子姆潘巴效应的研究，即远离平衡态的系统可比接近稳态系统弛豫更快的现象，通过核磁共振实验与理论验证了这一效应。最后，研究人员探讨了局域相互作用诱导的纠缠局域化与退局域化现象，该现象导致量子数据处理不等式出现表面违反。通过构建完全正定且保迹的动态映射，该团队证明这种违反仅是表象。