物理科學與技術學院徐震宇副教授在統計物理與量子信息領域取得研究進展
系列研究成果發表于《Physical Review Letters》

近日,蘇州大學物理科學與技術學院徐震宇副教授與合作者Adolfo del Campo教授(DIPC, Spain)等人, 在統計物理與量子信息領域取得最新研究進展,先后在物理學頂級期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發表兩篇理論工作。

在統計物理中,序參量的分布可以用來研究相變過程和漲落特征。一個經典的例子就是通過磁化分布來研究Ising模型的順磁-鐵磁相變過程。又比如可以利用探測紐結的統計分布來研究拓撲缺陷結構等。然而,如何在實驗上高效率探測這些多體觀測量的統計分布一直以一個方案。利用單個輔助量子比特與待測系統產生耦合,通過一系列特殊操作,將待測觀測量的統計分布信息全部“轉移”到輔助量子比特中去。原則上只需通過測量這個輔助量子比特就可以復原出多體觀測量的特征函數。該理論方案對被測系統沒有過多限制,無論是處于平衡態還是非平衡態,量子或經典,都可以通過這個方法快速高效地重構概率分布。

圖:(a)利用輔助量子比特探測多體系統磁化分布的邏輯門線路圖;(b)(c)左:特征函數;(b)(c)右:磁化分布。

 

該項工作為將來在實驗上探測多體觀測量的統計分布提供了理論基礎,也有助于推動利用量子信息技術去深入探索統計物理中的新物理現象。

同年1月9日,徐震宇副教授與Luis Pedro García-Pintos博士 (UMass, US)、Aurelia Chenu博士 (DIPC, Spain)、Adolfo del Campo教授(DIPC, Spain)合作,提出了“極端退相干”理論。

退相干是解釋量子-經典過渡的重要途經之一。通常而言,對于k-體相互作用的物理系統,其退相干率隨粒子數呈多項式增長。該研究工作發現,量子漲落混沌系統將展現出極端的退相干性質,其退相干率將隨粒子數呈指數方式增長。研究結果還表明,雖然反德西特黑洞被認為是最大混沌系統,但只在特定條件下才具有極端退相干性質。

該理論工作有助于理解波函數客觀坍縮機制;也將推動與AdS/CFT相關的反德西特黑洞混沌性質的研究。

徐震宇副教授2011年于中科院武漢物理與數學研究所獲得博士學位后入職蘇州大學物理科學與技術學院,近年來主要從事開放量子系統與統計物理理論的研究,在量子速率極限、退相干理論和統計測量領域取得了一系列研究成果。以上研究獲得了國家自然科學基金面上項目(No. 11674238)的資助。

論文鏈接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.160602

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.014103

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