記者今天從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李傳鋒研究組與國(guó)外研究組合作，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)開放量子系統(tǒng)的環(huán)境調(diào)控，觀察到了開放系統(tǒng)的馬爾科夫過(guò)程到非馬爾科夫過(guò)程的突變現(xiàn)象。研究成果發(fā)表在12月3日出版的《自然·物理》上。

      100多年前，俄國(guó)數(shù)學(xué)家馬爾科夫研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的信息單向流入環(huán)境中，就像小河里的水流入大海一樣，一去不復(fù)返，這就是開放系統(tǒng)的馬爾科夫過(guò)程。但隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷提高，人們?cè)谠絹?lái)越多的體系中發(fā)現(xiàn)，有些情況下流入環(huán)境中的信息可以部分、甚至全部流回到系統(tǒng)中。這類過(guò)程被稱為非馬爾科夫過(guò)程。

      具有馬爾科夫特性的環(huán)境會(huì)破壞量子系統(tǒng)特有的相干性，但如果環(huán)境是非馬爾科夫的，就能將信息返還量子系統(tǒng)，然而人們很難實(shí)現(xiàn)對(duì)它的調(diào)控。

      李傳鋒研究組首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)開放量子系統(tǒng)環(huán)境的這種調(diào)控。他們制備出高純度的糾纏光子對(duì)，將其中一個(gè)光子的偏振比特作為量子系統(tǒng)，把該光子的頻率作為環(huán)境，通過(guò)石英片使量子系統(tǒng)與環(huán)境相互作用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在環(huán)境中的演化。他們創(chuàng)造性地在光路中加入特制的光學(xué)元件法布里—玻羅腔。通過(guò)改變法布里—玻羅腔的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，利用另外一個(gè)光子做輔助探測(cè)，觀察到了開放系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)演化的突變現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動(dòng)到某個(gè)角度，環(huán)境的馬爾科夫性突然消失，變成非馬爾科夫環(huán)境；繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到另一個(gè)角度時(shí)，環(huán)境的非馬爾科夫性又突然消失，變成馬爾科夫環(huán)境。

      該成果對(duì)噪聲環(huán)境中量子糾纏態(tài)的調(diào)控、量子計(jì)算、量子存儲(chǔ)等研究具有重要意義，并開創(chuàng)了非馬爾科夫過(guò)程定量研究的先河。