观察到开放量子动力学中固体系统的亚稳态现象
量子物理
2024-12-31 v1
摘要
亚稳态是非平衡物理和经典随机动力学中普遍存在的现象。当系统动力学在最终趋于平衡之前，处于长期存在的状态时，便会产生亚稳态。惊人地的是，人们预测量子亚稳态也可能在连续时间和离散时间的开放量子动力学中出现。然而，直到目前，开放量子系统中观测到亚稳态的直接实验仍然面临着难题。本文我们在 diamond 中的单个核自旋的离散时间演化中实验观察到了亚稳态。该实验通过对靠近的氮空位电子自旋进行连续的拉姆齐干涉测量来实现。我们证明，核自旋的亚稳定极化在约 60,000 至 250,000 次连续测量后出现，使我们能够在 108.4 高斯的小磁场下对核自旋进行高保真度的单次读出。我们观察到室温下超过 10 秒的超长自旋松弛时间。通过进一步增加测量次数，核自旋最终会松弛到最大混合态。我们的结果代表了揭示开放量子动力学中非平衡物理的具体步骤，这在利用各种量子信息处理任务中的亚稳信息方面具有实际意义，例如准确的量子操作、量子通道鉴别和量子纠错。
引用
@article{arxiv.2412.21026,
title = {Observation of metastability in open quantum dynamics of a solid-state system},
author = {Jun-Xiang Zhang and Yuan-De Jin and Chu-Dan Qiu and Wen-Long Ma and Gang-Qin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.21026},
year = {2024}
}