研究团队近日在期刊《Advanced Science》发表成果，首次从微观层面阐明自然界“开放量子环境”中量子序丧失与坍缩的机制。研究指出，由于现实中不存在完全孤立的量子系统，该发现有望为弥合理想量子理论与必须在真实环境中运行的量子技术之间的差距提供新的路径。

该研究由DGIST物理与化学系李在东教授领衔。

聚焦固体高阶谐波中的超快退相干

研究团队将问题指向固体材料在强光照射下产生的“高阶谐波”。高阶谐波在材料表征、超快脉冲产生以及高能光源等方面具有重要学术与工业价值。不过，在高阶谐波产生过程中，固体中的量子态会在极短的1至2飞秒时间尺度内被破坏，表现为“超快电子退相干”。尽管相关研究已持续十余年，这一现象的根本原因此前仍未得到明确解释。

为解析这一过程，团队开发并应用了一种基于“林德布拉德主方程”的新型计算方法，以克服传统量子主方程在处理开放系统时的局限。研究人员表示，该方法使得构建微观理论框架成为可能，可同时精确纳入电子间相互作用以及电子与周围环境的相互作用。

发现超辐射与宽带发射存在干涉抵消

在对固体高阶谐波产生过程中观测到的“超辐射”和“宽带发射”进行分析后，研究团队首次发现两者之间存在干涉，并会导致相互抵消。

研究结果进一步确认，在开放量子环境中，系统与环境的相互作用（如超辐射）在控制固体中的超快电子退相干方面起决定性作用，从而为该领域长期悬而未决的问题提供了微观层面的解释。

指向现实量子工程的关键约束

李在东表示，研究表明固体中长期被视为谜团的超快电子退相干，来源于开放量子系统中的环境相互作用。他称，这项工作的意义在于为连接理想量子理论与实用、可靠的量子工程开辟道路，同时也对基于“孤立量子系统”假设的既有量子技术理念提出新的挑战。