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近日，精密測量院馮芒研究團隊與鄭州大學(xué)等單位合作，在囚禁離子實驗平臺首次實現(xiàn)了非厄米體系中糾纏生成的加速，成功超越傳統(tǒng)厄米量子速度極限，將糾纏態(tài)制備速度提升了1.52倍。該研究成果于2026年5月28日在線發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
量子糾纏是量子計算、量子通信和量子傳感的核心資源。在傳統(tǒng)厄米量子系統(tǒng)中，產(chǎn)生糾纏的速度受到量子比特間耦合強度的根本限制。能否突破這一限制，實現(xiàn)更快的量子操控，是當前量子信息領(lǐng)域的前沿熱點問題。
研究團隊在離子阱系統(tǒng)中引入可控的耗散，構(gòu)建了一個具有宇稱-時間對稱性的非厄米哈密頓量。雖然耗散效應(yīng)在通常情況下被認為是破壞量子相干性的不利因素，但可控的耗散卻能將系統(tǒng)參數(shù)調(diào)至奇異點附近，導(dǎo)致希爾伯特空間發(fā)生幾何畸變，從而加快量子態(tài)的演化。實驗結(jié)果顯示，利用這一機制，產(chǎn)生最大糾纏態(tài)的速度比傳統(tǒng)厄米方案提升了1.52倍。不過，加速越顯著，成功概率越低。由此，研究團隊在實驗中選取了平衡加速與成功概率的工作點，通過宇稱振蕩測量驗證了所制備糾纏態(tài)仍具有高保真度，成功展現(xiàn)了非厄米加速的實用可行性。
這項成果首次在可編程量子系統(tǒng)中實驗證實了非厄米體系可以突破傳統(tǒng)上公認的量子速度極限，也證明了耗散可以作為一種可控資源來加速量子動力學(xué)。該研究不僅為高速量子門和量子傳感器的設(shè)計提供了全新思路，也為非厄米物理與量子信息科學(xué)的交叉研究開辟了新方向。
該研究以“Breaking Hermitian Speed Limits for Entanglement Generation via Exceptional Points in a Trapped-Ion System”為題發(fā)表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。精密測量院博士生袁文飛、鄭州大學(xué)博士生劉冰冰、精密測量院碩士生李寧為論文共同第一作者。精密測量院副研究員周飛、鄭州大學(xué)教授蘇石磊、精密測量院研究員馮芒為論文共同通訊作者。
該研究得到國家自然科學(xué)基金委聯(lián)合基金項目和面上項目的資助。
（a）囚禁離子實驗裝置示意圖；（b）厄米與非厄米情況下的演化路徑對比，顯示靠近奇異點時糾纏生成時間顯著縮短；（c）實驗測量系統(tǒng)布居數(shù)隨時間的演化；（d）演化生成的最大糾纏態(tài)的宇稱測量
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/g8v5-rbq7?