【我国科学报】科学家在单自旋量子体系中查验贾辛斯基等式
2023-12-15 20:16:05 常见问题
本报讯（记者王敏）我国科学技术大学我国科学院微观磁共振要点试验室杜江峰院士、荣星教授课题组与北京理工大学尹璋琦教授协作，在量子热力学范畴获得重要发展。研讨团队根据金刚石氮-空位（NV）色心体系对贾辛斯基等式进行了试验查验。相关研讨成果日前发表于《物理谈论快报》。
贾辛斯基等式是罕见的以等式方式呈现且对非平衡进程也建立的热力学定理。它将体系不同状况之间自由能之差与为改动体系状况所做功的指数方式联系起来，从而为自由能的丈量供给了捷径，突破了以往自由能丈量只能依托耗时较长的绝热或近绝热进程的约束，可以终究靠快速的非平衡进程丈量自由能。该等式于1997年被提出后，在许多经典体系中得到了查验。但是，它未在多能级量子体系中得到严厉的试验查验。这还在于其查验需要在能量基底对体系来进行投影丈量，而完成多能级体系高保真度投影丈量很具有挑战性。
该工作中，研讨团队经过对单个NV色心中氮十四原子核自旋状况完成高保真度投影丈量，从而对贾辛斯基等式展开了查验。试验中经过级联两个单次读出，完成了三能级核自旋状况的投影丈量。
为使每个单次读出的保线%以上，研讨团队经过施加强达7500高斯的沿轴磁场，将核自旋在激光照耀条件下的纵向弛豫时间延伸至毫秒量级，再运用固态浸没透镜将NV色心的荧光计数率进步至每秒70万次，使用梯度算法规划了高保真度的受控逻辑门等。终究，研讨团队可以在不同有用温度、不同绝热程度的非平衡进程中对贾辛斯基等式进行体系性的试验查验，为该等式在实在量子体系中的使用供给了试验根据。