日前，启科量子与中山大学合作，利用宇称时间（PT）对称离子阱量子比特，在由耗散激光创建的开放系统中实现了量子速度极限（QSL），并从布洛赫球角度进行了理论解释。该研究成果以“Realizing quantum speed limit in open system with a PT-symmetric trapped-ion qubit”为题，于1月23日正式发表于国际期刊《New Journal of Physics》上。

论文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ad1a28

近年来，大量理论研究致力于探索开放量子系统的最快演化速度。联合研究团队在论文中，报告了在具有可控状态依赖耗散与哈密顿量对角项耦合的离子阱中PT-对称系统的QSL首次实验研究。

团队通过在离子阱中引入耗散激光，增强了量子比特与环境能量的交互作用，构建PT和反PT哈密顿量。在这一过程中，171Yb+离子被激发至激发态，然后通过自发辐射衰减回基态。通过调整耗散强度，团队观察到量子态的演化时间随着耗散强度的增加而减少，从而接近QSL。

图-离子阱量子比特的非厄米态转移。(a). |1⟩ 到 |0⟩，(b). |0⟩ 到 |1⟩，以及 (c).|1⟩ 到 |ψs⟩ 的演化时间与 γ/J 的依赖关系。(d). 从量子态层析术获得的 (c) 中五个不同 γ/J 的最终态的保真度。 

团队在提高QSL的同时，也优化了耗散参数，确保了高保真度。实验结果显示，在PT对称和反PT对称哈密顿量下，量子态的演化时间变短，且保持了98%以上的量子态演化保真度。

本次研究不仅在理论上实现了重大突破，而且相关研究已在启科量子的50比特离子阱量子计算工程机上得到了实践应用，为量子计算机的实用化和商业化提供了新的动力。

同时，该研究展示的QSL为实现最优量子控制提供了新的视角，例如将单量子比特非厄米 Bloch 球扩展到 N 量子比特情况，这可能有助于更好地理解开放量子系统中的 N 量子比特门操作；非厄米条件下的 QSL 提供了寻找新的精密测量方法的潜在解决方案，接近 QSL 可以增强非厄米系统中量子测量的精度；对 QSL 的探索可以帮助解决开放系统中的许多问题，如状态转移的加速是否也可以增加纠缠的生成速率，通过达到 QSL 是否可以最小化状态转移的能量成本等。

启科量子作为国内首家离子阱量子计算公司，一直专注于研究、开发和运营基于分布式量子计算与量子网络技术的产品、标准和平台，并探索产学研融合之路。启科量子相关负责人表示，本次与中山大学的合作，是校企双方的又一次“强强联手”，此前双方已在国际知名期刊上发表了多篇论文，并联合攻关了量子测控系统QuSoil。

未来，启科量子将与更多的高校和研发机构在科学研究、学术交流、人才培养等环节开展深层次的合作，共同推动我国量子科技的发展。

关于New Journal of Physics
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