近日，福州大学物理与信息工程学院郑仕标教授课题组观测到了量子多体系统中的自发对称破缺现象，研究结果发表于国际物理学顶级期刊Physical Review Letters。

自发对称性破缺是现代物理中的一个重要概念，被认为是导致超导、超流等各种相变现象发生的物理机制。经过相变临界点后，有限尺度量子系统会演化到哈密顿简并本征态的叠加，这些本征态不具有哈密顿的对称性。尽管其在基础物理和实际应用方面均有重要意义，这种量子力学自发对称性破缺尚未在多体系统中被观测到。

最近，量子信息与量子光学实验室郑仕标课题组联合中国科学院物理研究所，基于Lipkin-Meshkov-Glick模型观测到了这一过程。研究人员利用多个超导量子比特合成了该模型，其中每个比特均受到外场驱动，并且两两之间通过一个谐振器所诱导的虚光子交换发生耦合。实验所观测到的多比特非经典关联超出了传统的自发对称性破缺的描述，揭示了有限尺度多体量子系统与无限尺度多体系统相变的本质区别。

多比特系统中自发对称破缺的实验观测示意图。（a）超导电路芯片；（b）LMG模型；（c）实验脉冲序列。

福州大学物理与信息工程学院博士生郑日华、青年教师宁文和余雪佳为论文的共同第一作者，郑仕标、杨贞标教授和物理所的许凯博士为论文的共同通信作者。

该研究成果受到科技部重大项目、国家自然科学基金、福州大学“双一流”建设项目和“物理学科”专项支持。

原文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.150406