东南大学薛鹏教授团队在耗散量子动力学手性纠缠态制备研究中取得新进展

近日，东南大学薛鹏教授团队在开放量子系统中纠缠态的可控制备研究方面取得新进展。研究团队提出并实验验证了一种基于耗散量子动力学的手性纠缠态制备方案：通过改变系统在参数空间中演化路径的环绕方向，可选择性地制备不同的纠缠态。相关成果以“耗散量子动力学中的手性纠缠态生成”（Chiral Entangled-State Generation through Dissipative Quantum Dynamics）为题，发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

纠缠是量子信息处理、量子计算和量子精密测量等领域的重要资源。在开放量子系统中，环境耦合和耗散通常会破坏量子相干与纠缠；另一方面，经过精心设计的耗散过程也能够将系统驱动到特定的稳态，从而实现纠缠制备。传统耗散制备通常依赖针对目标态设计的量子跃迁过程，而绝热态制备则往往需要较长的演化时间。该工作将耗散稳态工程与绝热演化相结合，利用参数空间中演化路径的方向性，实现由演化手性决定的纠缠态制备。值得注意的是，这一机制并不要求系统必须围绕非厄米奇异点演化，也不需要对实验结果进行后选择。

在实验中，研究团队利用一对偏振纠缠光子模拟开放量子系统的动力学，并通过光学元件实现所需的非幺正演化。对于双量子比特系统，顺时针和逆时针环绕参数路径分别制备出两个正交的贝尔态。研究团队进一步将方案推广至三量子比特系统，实现了两种具有不同相对相位的GHZ型纠缠态。理论分析与实验结果还表明，该方案对退相干和随机参数扰动具有一定鲁棒性。

图：基于耗散量子动力学的手性纠缠态制备机制及光子实验装置示意图

该工作展示了一种不依赖后选择、可通过调节参数路径方向来控制目标纠缠态的制备方法。由于该方案结合了耗散稳态工程与受控绝热演化，并可推广至多量子比特系统，因此为开放量子系统中鲁棒、多体纠缠态的可控制备提供了新的思路，也为其在量子模拟、量子计算和量子精密测量中的应用带来潜在可能。

论文共同第一作者为东南大学博士后高慧霞、中国科学院物理研究所孙孔浩博士以及法国斯特拉斯堡大学韩艺文博士；通讯作者为中国科学技术大学易为教授和东南大学薛鹏教授。合作者还包括东南大学肖磊教授、曲登科副教授、詹翔教授，安徽大学王坤坤教授。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、量子科学与技术-国家科技重大专项、北京凝聚态物理国家研究中心以及欧洲研究委员会等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1103/gwj5-2932

供稿：高慧霞

审核：苗霖