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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，其应用范围涵盖量子信息、量子基础理论及多体物理等领域。这一优势源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，该团队研究了在叠加幺正算符演化下量子比特的时间关联特性，通过Leggett-Garg不等式(LGI)进行量化。借助三量子比特寄存器，研究人员实验实现了叠加幺正演化，观测到超越1.5量子极限的LGI破缺值，表明其增强的非经典特性。值得注意的是，这种叠加幺正动力学还展现出更强的抗退相干能力。其次，该工作探究了揭示临界点附近热力学行为的李-杨零点（复平面上配分函数的零点），提出并实验验证了利用三量子比特核自旋寄存器中的单个量子探针测定非对称伊辛模型完整李-杨零点集的方法，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，该研究团队报告了核自旋弛豫中量子姆潘巴效应的研究（远离平衡态的系统可比近稳态系统更快弛豫），通过核磁共振实验与理论验证了这一现象。最后，研究人员讨论了局域相互作用诱导的纠缠定域化与离域化现象，该现象表面违背量子数据处理不等式，但通过构建完全正且保迹的动态映射，证实这种违背仅是表象。