物理与材料科学学院量子物理研究团队张禧征教授在Physical Review B上发表论文“Magnetization in a nonequilibrium quantum spin system”,在非平衡多体量子系统中实现对集体自旋的动力学调控。

PHYSICAL REVIEW B 109, 184314(2024)

 在最近原子、分子实验中，由于系统参数的高度可调性，开放量子系统的动力学演化一般可以由量子主方成来描述。一般来讲，环境所诱导的系统耗散对于量子态的调控有着重要的影响，其不仅决定了系统的退相干时间而且还深刻的影响系统的最终演化状态。从量子轨迹角度来讲，开放系统的演化态可以通过对由随机薛定谔方程所描述的量子轨迹求系综平均来得到。每一条量子轨迹在短时是由非厄米有效哈密顿量来描述，但是长时间来看，量子跳跃项的引入会随机的改变非厄米哈密顿量所驱动的演化路径。从这个意义上来讲，有效的非厄米哈密顿量不能用来刻画系统长时间的动力学行为。在本文中，我们通过调控系统的耗散来挑战这一常识。我们首先通过非厄米临界动力学来找到系统的演化末态，随后，通过调制耗散算符的形式在不改变系统有效非厄米哈密顿量的前提下调控量子跳跃的方向使其与非厄米哈密顿量所驱动的演化方向一致。通过该方案，人们可以精确的调控多体开放系统的演化稳态。特别来讲。人们可以按需精确的调控集体自旋的近动方向，这为多体量子系统中的量子信息处理开辟了新的研究思路。

 该工作近期被Physical Review B接收发表。天津师范大学张禧征教授为本文唯一作者，天津师范大学为唯一单位。该成果得到了国家自然科学基金面上项目（11975166，12275193，12225507，12088101）以及国家自然科学基金委与中国工程物理研究院所设联合基金（U1930403）资助。

论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.184314