清华大学段路明、邓东灵和侯攀宇团队再发重要成果，在Nature报道首次观测到多体动力学冻结

在最新一期的顶刊Nature上，清华大学/合肥国家实验室段路明、邓东灵和侯攀宇合作团队带来了最新研究成果。该研究报道了基于动力学冻结增强自旋系综磁场测量。理解和控制量子多体系统中的非平衡动力学是现代物理学的一项基本挑战，对推进量子技术具有深远影响。通常情况下，在没有守恒律的周期性驱动系统中，系统会热化到一个无特征的"无限温度"态，从而抹除所有初始条件的记忆。然而，这种规律可以通过可积性、多体局域化、量子多体疤痕以及希尔伯特空间碎裂等机制被打破。

该研究报道了动力学冻结的实验观测——这是驱动系统中热化崩溃的一种独特机制——并展示了其在金刚石中约10⁴个相互作用的氮-空位（NV）自旋系综量子传感中的应用。通过精确控制驱动频率和失谐，研究观测到涌现的长寿命自旋磁化以及相干振荡微运动，其持续时间超过相互作用限制的相干时间（T₂）一个数量级以上。利用这些非传统动力学，团队发展了一种动力学冻结增强的交流磁力测量方法，将最优传感时间扩展到远超T₂的范围，以2.7倍的灵敏度提升超越了传统的动力学解耦磁力测量。

总之，上述结果不仅首次在大规模固态自旋体系中成功清晰观测到多体动力学冻结——这是一种通过涌现守恒律对抗热化的奇特机制——而且建立了一种适用于多种物理平台的增强磁场测量新方法，其突破了传统方案中受限于相干时间的性能瓶颈，在量子计量学及更广泛的领域具有深远意义。据了解，该研究于2025年8月投稿，2026年4月文章被接受，如今正式发表。

本文第一单位为清华大学，共同第一作者为卢亚男和袁冬，段路明、邓东灵和侯攀宇为共同通讯作者。这也是三位合作的又一重要成果；去年4月3日，同样是这三位作为共同通讯作者（段路明为最后通讯、侯攀宇为共同一作兼共同通讯），在物理学顶级期刊Nature Physics上发表了关于可扩展量子网络节点中的混合比特纠缠与比特翻转错误校正的文章；该研究首次在量子网络中实现了混合量子比特纠缠与比特反转的错误校正，为构建高效稳定的量子网络奠定了初步基础。

段路明，他先后于1994年和1998年在中国科学技术大学取得学士和博士学位，博士期间师从郭光灿院士（26岁博士毕业）。博士毕业后他留校工作，历任副教授和教授；2003年他又前往美国密歇根大学从任助理教授做起，并一步步晋升，于2012年成为了该校的讲席教授。2018年段路明又毅然辞去了美国的终身教职，回国加入清华大学至今，目前为该校交叉信息院姚期智讲座教授。

段路明从事量子计算与量子信息技术的研究，并在相关领域做出了一系列开创性成果，比如提出了著名的DLCZ（Duan-Lukin-Cirac-Zoller）量子中继方案、 用于可扩展量子计算的Duan-Kimble方案，以及实现了300个离子量子比特的大规模离子量子模拟计算机等。他曾获斯隆研究奖、国家自然科学二等奖、海外华人物理学会杰出研究奖、首届新基石研究员和国际量子奖等荣誉。他还是中国科学院院士和美国物理学会会士。

邓东灵：他2007年在南开大学取得了物理、数学双学士学位，2010年在南开大学陈省身数学研究所取得了理论物理硕士学位；他2015年博士则毕业于密歇根大学，导师就是段路明教授。此后他前往马里兰大学进行博士后研究，2018年他决定回国加入清华大学至今，目前为该校交叉信息研究院长聘副教授，他也是上海期智研究院PI。邓东灵的主要研究方向为量子人工智能，量子信息与计算，拓扑相物质和量子非平衡态系统。近年来，邓东灵与合作者也是做出了多项重要成果，相关成果相继发表在Nature、Nature Physics和PRL等顶级期刊上。

侯攀宇，他分别于2013年和2018年在清华大学取得学士和博士学位，博士期间的导师同样是段路明教授。博士毕业后他前往美国国家标准与技术研究院（NIST）博尔德离子存储组 & 科罗拉多大学博尔德分校进行博士后研究；2023年他回国加入清华大学至今，目前为该校交叉信息研究院助理教授。侯攀宇的研究兴趣集中于量子信息处理的物理实现，特别是使用囚禁离子的量子计算，以及利用金刚石色心的量子模拟与量子传感。

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