研究提出耗散操控量子“擴展局域轉變”新機制

近日，深圳技術大學工程物理學院量子科學團隊聯合南方科技大學團隊提出了利用耗散操控量子擴展-局域轉變的新機制，相關成果發表于《物理評論快報》。

耗散在日常生活及自然界中隨處可見，例如開水散熱、電阻發熱、大氣湍流以及地震波衰減等，是指系統中的能量等屬性通過不可逆過程逐漸減少的現象。量子系統與環境的接觸無法避免地會引起耗散，這些耗散會導致量子退相干，因此耗散一般是需要被抑制的。

然而，隨著近年來各類量子平臺及其操控技術的發展，人們發現有些設計出來的耗散不僅不會減弱量子相干性，還可用于諸如制備量子糾纏態和輔助量子糾錯等任務，進一步豐富了量子信息處理的操控手段。

電子輸運是凝聚態物理的核心研究之一，對于推動納米電子學、量子計算、傳感技術和新材料開發等研究具有重要意義。其中，安德森局域是影響電子輸運的重要現象，是指當介質存在無序時，電子由于多重散射導致波函數局域化，無法進行長距離傳輸，從而導致系統呈現絕緣性。當無序不存在時，電子狀態在空間上是擴展的，使得系統具有良好的導電性。這兩種狀態的轉變，稱為“擴展-局域轉變”。

在該研究中，科研團隊提出將耗散應用于操控具有精確遷移率邊的一維準周期系統。基于這類系統中擴展態和局域態相位結構的區別，通過計算系統的動力學及其穩態，研究人員發現選擇合適的相位耗散可以驅動系統到完全擴展或完全局域的狀態，且與初始狀態無關。

因此，該耗散可用來誘導擴展態和局域態之間的轉變，從而調控粒子的輸運行為。這些效果是諸如退相位、能量衰減、粒子數衰減等其他耗散類型不能達到的。

這種耗散和遷移率邊的結合提供了一種誘導擴展-局域轉變和操縱系統輸運性質的新方法。該研究在量子模擬中也有潛在的應用，特別是在粒子動力學調控和量子態制備等方面。

相關論文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.216301

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