想像在未來的世界裡，利用高靈敏量子感測器，即使是微小的腫瘤也無所遁形。國立成功大學前沿量子科技研究中心主任陳岳男領導的研究團隊，經過多年的努力，成功提出一套全新的理論框架，可精確描述非馬可夫開放量子系統中的特異點行為，為設計高靈敏量子感測器與推動量子科技應用，開創嶄新的可能性，成果已刊登在國際頂尖期刊「自然通訊（Nature Communications）」。Non-Markovian quantum exceptional points
成大前沿量子科技研究中心主任陳岳男領導的研究團隊，成功提出全新的理論框架，可精確描述非馬可夫量子系統中的特異點行為，成果刊登在國際頂尖期刊「自然通訊（Nature Communications）」
成大物理系教授陳岳男表示，「自然通訊」是全球知名「自然（Nature）」期刊集團旗下的子期刊，在科學界的分量可想而知，主要是團隊發表的這套理論非常完整，而且過去並沒有可精確描非馬可夫開放量子系統中特異點行為的論述出現，才會受到關注。
一般民眾可能很難了解量子力學、非馬可夫過程及特異點等艱深專有名詞的內涵，陳岳男表示，事實上這些理論早已應用在人類生活中，像是最常接觸的 3C 產品，也與量子力學脫不了關係，新的理論的創建，往往可以顛覆傳統，改變人類的生活。
成大前沿量子科技研究中心主任陳岳男（中）領導的研究團隊，成功提出全新的理論框架，可精確描述非馬可夫量子系統中的特異點行為，成果刊登在國際頂尖期刊「自然通訊（Nature Communications）」，圖右為團隊中的前沿中心博後研究員林振冬、左為郭柏辰
這項成果由陳岳男領導的團隊完成，成員包括前沿量子中心內的博士後研究員林振冬與郭柏辰等人，並與日本、波蘭的學者合作。
林振冬指出，開放量子系統中的特異點是近年量子物理學的研究焦點，因其具有提升量子感測能力的潛力，引起廣泛關注。但過去的研究多侷限於理想化的馬可夫條件，未能充分考慮到現實世界中的非馬可夫記憶效應及其影響，雖然非馬可夫的研究也很多，但始終欠缺一套完整的理論框架。
林振冬表示，團隊自 2018 年就關注到這個範疇，2023 年他前往日本國家級研究機構理化學研究所深造，發現一種很不錯的理論工具，正好可以拿來精確描述非馬可夫量子系統中的特異點行為，繼而發展出這套完整理論，並為實驗驗證提供方向。
研究理論精確描述非馬可夫量子系統中的特異點行為
什麼是特異點？陳岳男表示，想像彈簧門由彈簧與油壓系統控制，要讓門輕巧自行合攏，就要加以調整到最適當的力度，這個適當的力度就稱為特異點，這項研究成果首次在實例中驗證特異點如何因非馬可夫記憶效應，而增加數量或提升階數，不僅填補了量子物理理論的空白，還為設計高靈敏量子感測器與推動量子科技應用開創嶄新可能性。
陳岳男表示，利用特異點的高靈敏特性，微小的變化能被放大至百倍以上。雖然現階段特異點相關研究仍在學術討論階段，但卻讓人對未來產生無限想像。或許將來能將此量子感測技術貢獻在醫療相關領域、甚至是癌症腫瘤探測。
而事實上量子感測早已有實際應用，例如天文觀測利用量子干涉現象，可以觀測到宇宙深處微弱的黑洞產生的重力波，陳岳男表示，在新理論的框架下，相信未來會有更多的新科技與新設備出現，值得期待。
資料來源：成大新聞中心