二能级系统的退相干可与布朗粒子迥然不同

在量子计算中，定位能在 qubit 系统中保持最大相干性的参数空间至关重要。近年来，基于量子布朗运动（QBM）模型的环境诱导退相干被应用于与电磁场相互作用的二能级系统（2LS），导致人们普遍以为 2LS 很容易退相干。在最近一篇论文中，C. Anastopoulos 和 B. L. Hu [Phys. Rev. A62, (2000) 033821] 推导出了零温下新的精确非马尔可夫主方程，并由此表明这种看法实则不当。对于二能级原子（2LA）-电磁场（EMF）系统，退相干时间相当长，可与弛豫时间相比。理论上这是因为主导相互作用是两级之间（构成 qubit 者）与场之间的 $\hat \sigma_{\pm}$ 型耦合，而非表现 QBM 行为的 $\hat \sigma_z$ 型。依耦合之不同，场可作为谐振腔（在原子腔中）或作为浴室（在 QBM 中），并在系统中产生极不同的退相干行为。这对腔量子电学实验者并非新鲜事：2LA-EMF 系统在足够长时间内保持相干，正是他们能如此良好地操控以展示有趣量子相干效应的原因。