新的研究有助於深入瞭解最近的實驗，這是能夠通過量子模擬器來操縱空前數量的原子。
哈佛大學和麻省理工學院專門開發了一種量子計算機，被稱為量子模擬器，它可以用來幫助理解複雜的量子過程。
由利茲大學領導的這項新研究為在實驗中被困和操縱的單個原子的特定行為提供了理論解釋。
操縱物質的量子位
哈佛大學和麻省理工學院的實驗使用一個精細調諧的激光系統來充當“光學鑷子”來組裝一個非常長的51個原子鏈。
當測量原子鏈的量子動力學時，出現了令人驚訝的振盪，其持續時間比預期長得多，並且無法解釋。
研究這些行為的國際研究小組包括來自奧地利科學技術學院和日內瓦大學的物理學和天文學院的科學家。
研究合著者，利茲理論物理講師Zlatko Papic博士說：“以前的哈佛 - 麻省理工學院的實驗產生了出人意料的強大振盪，使得原子處於量子態很長一段時間。
“我們發現這些振動相當令人費解，因為他們認為原子在某種程度上能夠'記憶'它們的初始配置，同時仍然混亂。
“我們的目標是更一般地理解這種振盪可能來自哪裡，因為振盪意味著混沌環境中的某種連貫 - 而這正是我們想要從一個強大的量子計算機中獲得的。
“我們的工作表明，這些振盪是由於一種新的物理現象，我們稱之為'量子多體痕跡'。”
量子動力學的深入理解
在日常生活中，粒子會彼此反彈，直到他們探索整個空間，最終陷入平衡狀態。
這個過程被稱為熱化。
量子疤痕是指當一種特殊的結構或路徑在粒子的狀態上留下痕跡，使它們不能充滿整個空間時。
這可以防止系統達到熱化並允許它們保持一些量子效應。
Papic博士表示：“我們知道量子動力學可能比簡單的熱化更復雜和曲折。
“實際的好處是，如果量子計算機要成為現實，那麼延長的振盪週期正是需要的。
“處理和存儲在這些計算機上的信息將依賴於隨時將原子保持在一個以上的狀態，讓保持粒子在平衡狀態穩定是永恆的戰鬥。”
研究的第一作者，利茲物理與天文學院博士研究員克里斯托弗特納說：“以前涉及量子疤痕的理論已經為單個粒子制定。我們的工作已經將這些想法擴展到了包含不是一個而是多個粒子的系統，這些粒子都以複雜的方式相互糾纏在一起。
“量子多體疤痕可能是實現相干量子動力學的新途徑。”
量子多體疤痕理論揭示了支持哈佛 - 麻省理工學院實驗中原子奇怪動力學的量子態。
理解這種現象也可以為保護或延長其他類量子多體系統中量子態的壽命鋪平道路。
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