研究人员发现量子混沌的相干性

了解量子混沌的理论突破可以为研究量子信息和量子计算，多体物理，黑洞以及仍然难以捉摸的从量子到经典的转变开辟新的途径。

通过将平衡的能量得失应用于开放的量子系统，我们找到了一种方法来克服预先存在的限制，即假设与周围环境的相互作用会减少量子混沌在《物理评论快报》上发表量子混沌论文的团队成员，洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家Avadh Saxena表示，这一发现为量子模拟和量子信息论的研究指明了新的方向

通过对称地平衡开放量子系统中的能量增益和损耗，洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家挑战了一个关于量子混沌和退相干的长期理论。

量子混沌不同于经典物理学的混沌理论后者旨在理解对初始条件高度敏感的确定性或非随机模型和系统所谓的蝴蝶效应就是最常见的例子一只蝴蝶在德克萨斯州扇动翅膀，可能会通过令人眼花缭乱但并非随机的因果链，在堪萨斯州引发一场龙卷风

另一方面，量子混沌用量子理论来描述混沌的经典动力系统量子混沌是复杂系统中信息混乱的原因它以系统的特征模态与频率之间的相关性的形式显示在系统的能量谱中

据信，当量子系统由于耦合到系统外的环境而失去其相干性或量子，量子混沌的特性就会被抑制这意味着它们不能被用作量子信息，或者可以被操纵

我们的工作挑战了退相干通常抑制量子混沌的预期萨克塞纳说

量子系统光谱中的能量值以前被认为是复数mdashmdash即一个有虚部mdash的数，mdash因此，它在实验环境中没有用处可是，通过在系统的对称点上增加能量增益和损失，研究小组找到了能谱的真实值，前提是增益或损失的强度低于临界值

平衡能量得失提供了一种物理机制，可以实现实验室复杂多体量子系统理论和数值研究中常见的能谱滤波，德尔坎波说，具体地说，在能量去相位中平衡的能量增益和损失将导致最佳的光谱滤波器因此，人们可以利用平衡的能量得失作为实验工具，不仅可以探索量子混沌，还可以研究一般的多体量子系统

Saxena和del Campo解释说，通过改变退相干，滤波器可以更好地控制系统中的能量分布例如，这在量子信息中是有用的

退相干限制了量子计算所以，既然增加量子混沌会减少退相干，那么就可以让计算保持更长时间，萨克塞纳说

该团队的论文是基于卡尔·本德和斯特凡·博特彻之前的理论工作他们发现，与20世纪初公认的范式相反，一些量子系统在某些对称性下产生真实能量，即使它们的哈密顿量不是厄米，这意味着它满足某些数学关系通常，这类系统称为非厄米哈密顿系统哈密# 8203，#8203，量定义了系统的能量

一般理解，退相干抑制厄米系统的量子混沌，有一个实能量值，萨克塞纳说，所以我们想，如果我们采用非埃尔米特系统会发生什么。

本文研究了在特定点将能量注入波导的例子，mdash增益mdashmdash然后再把能量抽出来mdashmdashLoss mdashmdash对称波导是一个开放的系统，可以与环境交换能量他们发现，过程和相互作用不会导致退相干，而是增加了相干性和量子混沌