我國實現超越Nogo定理的超輻射相變模擬

從中國科學技術大學獲悉，該校彭新華研究組和華中科技大學呂新友教授合作，通過引入反壓縮操作，借助于高精度的量子控制技術，首次成功地在核磁共振量子模擬器上實現了超越No-go定理的平衡態超輻射相變，推動了量子相變理論和量子模擬領域的發展，為量子精密測量提供了新的途徑。相關研究成果日前在線發表于國際學術期刊《自然·通訊》上。

平衡態的超輻射相變自從上世紀70年代初被理論預言以來，一直是統計物理和電動力學重要的研究課題，而且為量子信息科學提供了關鍵的量子資源。然而平衡態的超輻射相變始終沒有在真實的腔QED系統上觀測到。這當中最為關鍵的是，腔QED系統中自然存在的矢勢平方項使得相變點落在了物理上無法達到的參數區域內——即所謂的No-go定理，因此平衡態超輻射相變的實驗研究極具挑戰性。

研究組實驗上利用了絕熱量子控制的方法將量子模擬體系制備到腔QED系統哈密頓量對應的基態，且基于精密的量子控制技術實現了關鍵的反壓縮操作，然后通過測量序參量的變化觀察到了超輻射相變的恢復。此外實驗還通過量子態層析技術，展示了伴隨著進入超輻射相，系統被制備到了高度糾纏的壓縮薛定諤貓態上。