从非马尔可夫耗散到量子纳米器件的时空控制

利用量子效应的纳米器件是未来量子技术（QT）的关键要素，但其实际性能受到源于局部“环境”相互作用的退相干的强烈限制。更甚者，随着器件变得更为复杂（即包含多个功能单元），“局部”环境开始重叠，从而在新的时间与长度尺度上产生环境介导的退相干现象的可能性。此类复杂且固有的非马尔可夫动力学可能对QT的规模化构成挑战，但另一方面，环境传递“信号”与能量的能力也可能实现如生物纳米机器（如酶与光合蛋白）中所提示的组件间过程的精细时空协调。利用数值精确的多体方法（张量网络），我们研究了一个全量子模型，使我们能够探索传播的环境动力学如何引发并引导空间上遥远、无相互作用的量子系统的演化。我们展示了耗散到环境中的能量如何被远程收集以产生瞬态激发/反应态，并确定了由系统激发引发的重组如何定性且可逆地改变“功能”量子系统的“下游”动力学。借助对完整系统-环境波函数的访问，我们阐明了这些现象背后的微观过程，为如何将其用于节能量子器件提供了新的见解。