清华团队在量子多体伤痕态嵌入开放量子系统研究中取得重要进展

 近日，清华大学交叉信息研究院邓东灵研究组与高等研究院汪忠研究组及交叉信息研究院段路明院士研究组合作，在量子多体伤痕（Quantum Many-Body Scars）与开放量子系统的研究中取得重要进展，提出了一套严格的理论方案将量子多体伤痕态嵌入了开放量子系统的无耗散子空间。

近年来，多种量子计算体系的快速发展，为研究量子多体系统的非平衡动力学提供了自然的、可调控的实验平台。一般的量子多体系统在长时间演化下会趋向于热化，具体表现为其子系统弛豫到热平衡态，相伴随的是储存在初态中的局域信息扩散到整个系统中。量子热化的现象可以被“本征态热化假说”所解释，这一假说在不可积哈密顿量中已经得到了广泛的验证。近期，研究者发现一些违反本征态热化假说的例子，即不可积哈密顿量的部分高能激发态具有较低的纠缠熵。这些特殊的高能激发态被称为“量子多体伤痕态”。有趣的是，当量子多体伤痕态在能谱中（近似）等间距分布时，从形式简单的初态出发的演化可以展现出周期性回复动力学。这类动力学不同于可积系统和多体局域化的系统，代表了一种全新的违反量子热化的非平衡动力学现象。

相关研究成果以“将量子多体伤痕嵌入无耗散子空间”（Embedding Quantum Many-Body Scars into Decoherence-Free Subspaces）为题，于4月12日在线发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

清华大学交叉信息研究院助理教授邓东灵和高等研究院教授汪忠为论文共同通讯作者。清华大学高等研究院2021级博士生王鹤然，交叉信息研究院2021级博士生袁冬、博士后张舜尧（现为上海临港实验室青年研究员）为论文共同第一作者。研究得到国家自然科学基金、科技创新2030重大项目、国家重点研发计划、教育部、新基石研究员项目、清华大学自主科研计划、清华大学笃实专项和上海期智研究院等的支持。