原子粒子的量子领域嵌入了随机性。尽管如此，对量子系统(例如量子计算机)的精确控制对于现代量子科学和未来的量子技术具有重要意义。

预测新的量子回声晶体中电子的超快光波控制

在古典世界中，时间是不断前进的。但在量子世界中，时间在理论上是可塑和可逆的。正是通过这些时间反转动力学，科学家们试图控制量子系统。例如，自旋回波——由ErwinHahn于1950年提出——在量子自旋系统中被广泛观察到，并且是核磁共振和磁共振系统的基础。

然而，这种时间反转现象的应用在更复杂的量子凝聚态系统(即具有无限自由度的量子系统)中变得困难。这是因为在与环境相互作用时，量子相干性会很快消失。

现在，由东北大学物理系助理教授AtsushiOno领导的一个研究小组发现了一种与结晶固体中的能带结构相关的新型回波现象。在该小组开始从理论上研究结晶固体中光驱动准粒子的超快动力学之后，发现了所谓的“能带回声”。

他们的发现详情发表在2022年11月30日的《物理评论研究》杂志上。

该小组的数值模拟和解析表达式表明，准粒子是由电场脉冲相干驱动的，当准粒子重新组合时，光激发过程会产生回波。这些回波脉冲携带有关准粒子色散关系的信息。

此外，Ono和他的团队甚至在强相关系统中也观察到了能带回波，在这种系统中，由于多体相互作用，自由电子不是明确定义的准粒子。

“我们的发现提供了由光波驱动和控制的超快动力学的不同视角，”小野说。“能带回波可用于晶体固体和光晶格中冷原子中准粒子的全光动量分辨光谱，即使存在强多体相关性也是如此。”