北京计算科学研究中心：单光子量子行走中的动力学量子相变模拟

致谢本活动唯一赞助商：

北京鼎信优威光子科技有限公司

       日前，北京计算科学研究中心薛鹏教授团队及合作者在单光子量子行走中首次模拟了多体拓扑系统的动力学淬火过程，系统地研究了淬火过程中的动力学量子相变，并测量了动力学拓扑序参量。论文涵盖了量子行走、量子模拟、动力学量子相变三个近年来量子物理学界最为关注的方向。

“2019中国光学十大进展”候选推荐

量子行走提供一个通用的量子信息处理平台，广泛地应用于量子计算和量子模拟。量子模拟可以有效地揭示复杂系统的物理规律，为开发新能源和设计新材料等方面提供指导。动力学量子相变则是近几年被大家广泛关注的一种非平衡相变，区别于传统意义上温度驱动的相变，动力学量子相变是时间驱动的量子系统的非解析行为，对动力学量子相变的研究对于理解量子多体系统的动力学演化至关重要。

图 (a) 在光量子行走中模拟多体拓扑系统的动力学量子相变的实验装置图；(b) Floquet量子行走的相图；(c)实验结果。

该团队着眼于这三个研究方向中最本质和关键的问题，将之有机结合，利用量子光源和线性光学体系实现了封闭系统和开放系统单光子量子行走，首次在光学系统中模拟了多体拓扑系统的动力学淬火过程。实验中，考虑到各种情况，包括幺正演化、宇称-时间对称的非幺正演化，以及宇称-时间对称破缺的非幺正演化，同时考虑各种初态包括纯态和混态，对动力学量子相变过程进行了完整刻画，并且测量了动力学拓扑序参量。

该项工作有助于进一步理解多体开放系统的拓扑性质及动力学演化过程，有望在开发新型具有量子特性的光调控器件方面起重要作用。为基于量子行走平台实现量子计算和量子模拟提供新的依据，为探索拓扑量子计算开辟了新途径。

研究成果以Simulating Dynamic Quantum Phase Transitions in Photonic Quantum Walks为题，于2019年1月16日在线发表于Physical Review Letters (122, 020501, 2019)上。该论文的理论方面的合作者为中国科学技术大学的易为教授，第一作者为薛鹏教授指导的博士研究生王坤坤。该成果得到了国家自然科学基金和北京计算科学中心启动基金的支持。

文章链接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.020501

关于鼎信优威：
       鼎信优威专注于弱光探测领域，涵盖从光源到探测的整个系统。主要产品有美国PI科学级CCD相机与单色仪，瑞典COBOLT的DPSS激光器，美国SEMROCK 的荧光与RAMAN滤光片，德国BECKER-HICKL 的TCSPC 单光子探测系统，瑞士苏黎世仪器的LOCK-IN 放大器。 

End

推荐阅读

首发前沿光学成果，放送新鲜光学活动

如需转载，请直接留言。

商务合作：高先生 13585639202（ 微信手机同号）

免责声明

       本文注明来源为其他媒体或网站的文/图等稿件均为转载，如涉及版权等问题，请作者在20个工作日之内来电或来函联系，我们将协调给予处理（按照法规支付稿费或删除）。

       最终解释权归《中国激光》杂志社所有。

爱光学：为你链接光学世界

光电汇：2.0版全新上线