中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在量子信息基礎研究方面取得進展。該團隊實驗研究了量子導引在開放系統中的動力學演化，驗證了非馬爾科夫記憶效應在恢復量子導引過程中的作用。5月16日，相關研究成果在線發表在《物理評論快報》上。
量子導引是介于量子糾纏和貝爾非局域性之間的一種量子非局域關聯，描述了一方的局域測量影響另一方量子態的現象。量子導引特有的方向性允許存在單向量子導引，即一方可以成功地導引另一方，反之卻不行。目前多數量子導引的研究均是在封閉量子體系下進行的，而實際情形中量子系統和環境之間的相互作用不可避免，且這種相互作用通常會使得系統的信息逐漸向環境耗散。然而，在非馬爾可夫環境中，它的記憶效應使得已耗散的信息從環境回流到量子系統中，具體回流的能力由環境的非馬爾可夫度進行刻畫，更高的非馬爾可夫度意味著更強的信息回流能力。
近年來，科研人員對量子導引開展了一系列實驗研究，包括全對無量子導引的驗證、單向量子導引的實現、量子導引在子通道鑒別任務中的應用以及驗證多體量子導引的非單配性共享關系等。該研究實驗制備了兩種不同非馬爾可夫度的環境，探究了量子導引在耗散環境中的動力學演化，通過調節在耗散環境中的演化時間實現了多測量方向下系統狀態從最初的雙向導引到單向導引以及不可導引的耗散過程。研究進一步實現了在較高非馬爾可夫度環境中的量子導引恢復，驗證了越高非馬爾可夫度的環境對應的記憶效應越強，且對量子導引的恢復能力也越強。此外，該團隊還通過觀測到可導引量子態逐漸演化為具有糾纏但不可導引的量子態，證實了量子糾纏和量子導引之間的層級關系。
該成果展示了非馬爾科夫記憶效應對于開放系統中量子導引動力學演化的影響，深化了科學家對量子導引方向性的認知，并為量子導引在開放量子系統中的應用提供了新思路。
研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金、中國科學院、安徽省的支持。
非馬爾可夫過程中量子導引的演化現象