物理科学与技术学院徐震宇副教授在统计物理与量子信息领域取得研究进展
系列研究成果发表于《Physical Review Letters》

近日,香港挂牌2019年35期物理科学与技术学院徐震宇副教授与合作者Adolfo del Campo教授(DIPC, Spain)等人, 在统计物理与量子信息领域取得最新研究进展,先后在物理学顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表两篇理论工作。

在统计物理中,序参量的分布可以用来研究相变过程和涨落特征。一个经典的例子就是通过磁化分布来研究Ising模型的顺磁-铁磁相变过程。又比如可以利用探测纽结的统计分布来研究拓扑缺陷结构等。然而,如何在实验上高效率探测这些多体观测量的统计分布一直以一个方案。利用单个辅助量子比特与待测系统产生耦合,通过一系列特殊操作,将待测观测量的统计分布信息全部“转移”到辅助量子比特中去。原则上只需通过测量这个辅助量子比特就可以复原出多体观测量的特征函数。该理论方案对被测系统没有过多限制,无论是处于平衡态还是非平衡态,量子或经典,都可以通过这个方法快速高效地重构概率分布。

图:(a)利用辅助量子比特探测多体系统磁化分布的逻辑门线路图;(b)(c)左:特征函数;(b)(c)右:磁化分布。

 

该项工作为将来在实验上探测多体观测量的统计分布提供了理论基础,也有助于推动利用量子信息技术去深入探索统计物理中的新物理现象。

同年1月9日,徐震宇副教授与Luis Pedro García-Pintos博士 (UMass, US)、Aurelia Chenu博士 (DIPC, Spain)、Adolfo del Campo教授(DIPC, Spain)合作,提出了“极端退相干”理论。

退相干是解释量子-经典过渡的重要途经之一。通常而言,对于k-体相互作用的物理系统,其退相干率随粒子数呈多项式增长。该研究工作发现,量子涨落混沌系统将展现出极端的退相干性质,其退相干率将随粒子数呈指数方式增长。研究结果还表明,虽然反德西特黑洞被认为是最大混沌系统,但只在特定条件下才具有极端退相干性质。

该理论工作有助于理解波函数客观坍缩机制;也将推动与AdS/CFT相关的反德西特黑洞混沌性质的研究。

徐震宇副教授2011年于中科院武汉物理与数学研究所获得博士学位后入职香港挂牌2019年35期物理科学与技术学院,近年来主要从事开放量子系统与统计物理理论的研究,在量子速率极限、退相干理论和统计测量领域取得了一系列研究成果。以上研究获得了国家自然科学基金面上项目(No. 11674238)的资助。

论文链接:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.160602

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.014103

(科学技术研究部、物理科学与技术学院)
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