開(kāi)放量子系統(tǒng)不可避免地與環(huán)境相互作用，當(dāng)系統(tǒng)流入環(huán)境的信息部分甚至全部地回流到系統(tǒng)中時(shí)，就是非馬爾科夫過(guò)程。探測(cè)演化過(guò)程的非馬爾科夫性是近十年來(lái)開(kāi)放量子系統(tǒng)的研究焦點(diǎn)。最近的理論研究把馮·諾依曼的譜理論推廣到了開(kāi)放量子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程，并發(fā)現(xiàn)利用演化的特征譜可以方便地探測(cè)完全非馬爾科夫過(guò)程。
近期，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃量子調(diào)控與量子信息重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2017YFA0304100）的支持下，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李傳鋒研究組創(chuàng)新性地利用光子的偏振態(tài)作為量子系統(tǒng)，光子的空間模式作為量子系統(tǒng)的環(huán)境，通過(guò)一系列小型偏振分束器把量子系統(tǒng)與環(huán)境耦合起來(lái)，模擬了量子系統(tǒng)的演化過(guò)程，并利用特征譜方法準(zhǔn)確地探測(cè)了不同環(huán)境中演化的完全非馬爾可夫性，國(guó)際上首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程的特征譜測(cè)量，研究成果2月8日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
圖：測(cè)量信道本征值譜的實(shí)驗(yàn)光路圖
本研究成果擴(kuò)展了譜理論的應(yīng)用范圍，并提供了利用演化的特征譜探測(cè)非馬爾可夫性的新方法。該方法比傳統(tǒng)方法更簡(jiǎn)單有效，且不需要輔助粒子和量子糾纏等資源，為開(kāi)放量子系統(tǒng)的進(jìn)一步深入研究打下了重要基礎(chǔ)。
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