物理學頂刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）發表首都師大物理系量子智能研究組在量子多體系統糾纏輸運控制方面的重要研究進展，論文題為《最優調控下量子自旋鏈糾纏的頑固彈道輸運(Persistent ballistic entanglement spreading?with optimal control in quantum spin chains)》(Phys. Rev. Lett. 133, 070402，2024)，該論文以“首都師范大學物理系”為唯一單位，作者為盧迎（第一作者，碩士生二年級）、石沛（碩士畢業）、王笑涵（碩士畢業）、胡潔（副教授）、冉仕舉（通訊作者，教授）。

量子糾纏是量子物理區別于經典物理的重要概念，隨時間演化下，量子糾纏的動力學傳播行為提供了探索、描述量子多體物理新奇現象的關鍵工具，如準粒子激發、信息傳輸、局域化、因果性等。

在量子多體系統眾多的新穎現象中，量子糾纏的彈道輸運行為（ballistic entanglement spreading）引起了廣泛關注，根據KPZ（Kardar-Parisi-Zhang equation）方程，二分糾纏熵（bipartite entanglement entropy）隨時間線性增長，這意味著信息在系統中的傳播受到的阻礙較小，類似于光的傳播。目前，對于這種現象的理解主要來源于在可積（integrable）模型中對準粒子激發\傳播的研究。然而，在擴散（diffusive）的非可積（non-integrable）系統中也發現了糾纏彈道輸運現象，說明準粒子傳播行為不能完全解釋糾纏傳播行為。除上述兩種情況外，隨機幺正動力學和弗洛凱（Floquet）自旋模型也為量子糾纏彈道輸運提供了大量的研究資料。

同時，論文還揭示了糾纏頑固彈道輸運在不同擾動下的穩定性，隨機純態關于變分優化磁場調控下的時間演化“自同態性”，等等。糾纏頑固彈道輸運所得的最大糾纏態可以被視為量子幺正算符對應的超態，其在如量子隱形傳態、量子過程層析和基于測量的量子計算等各種量子信息處理任務中起著重要作用。

該研究得到國家自然科學基金(批準號:12004266和11834014)、北京市自然科學基金(批準號:1232025)、天津市自然科學基金(批準號:20JCY BJC00500)、首都師范大學交叉科學研究院、以及首都師范大學研究生高水平學術創新項目的資助。

論文鏈接見：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.070402

Arxiv版鏈接：https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.11609