摘要：研究人员取得了一个显着的结果：捕获和研究量子硬件的阶段变化，这对下一代技术（如量子计算和超敏感传感器）保持了希望。...

阶段过渡，例如将水冷冻到冰中，是我们世界中熟悉的部分。但是在量子系统中，它们的行为可能会更加戏剧化，而诸如海森伯格不确定性之类的量子特性则发挥了核心作用。此外，各种伪造效应会导致系统损失或消散环境的能量。当它们发生时，这些“耗散相变”（DPTS）将量子系统推入新状态。

DPT有不同类型或“订单”。一阶DPT就像翻转开关一样，导致州之间的突然跳跃。二阶Dpts更加顺畅，但仍具有变革性，以微妙而深刻的方式改变了系统的全球特征，称为对称性。

DPT是了解量子系统在非平衡条件下的行为方式的关键，在非平衡条件下，基于热力学的论点通常无法提供答案。除了纯粹的好奇心之外，这对构建更强大的量子计算机和传感器具有实际含义。例如，二阶DPT可以增强量子信息存储，而一阶DPT揭示了系统稳定性和控制的重要机制。

从理论上讲，已预测DPT显示特定的特性，例如放慢速度和双稳定性，这些特性与特定的幂律量表发生。到目前为止，观察它们一直是一个主要的科学障碍，尤其是二阶的障碍。

但是现在，一组研究人员已经做到了这一点。在EPFL的Pasquale Scarlino教授的带领下，他们开发了一个超导式的Kerr谐振器，Kerr共振器，这是一种具有可控量子性能的设备，并对其进行了设计以体验两光子驱动器，该驱动器将一对光子发送到系统中，以仔细控制其量子状态并研究不同阶段之间的IT转移。

通过系统地变化的参数，例如失谐和驱动振幅，他们能够研究系统从一个量子状态到另一个量子状态的过渡。该方法使他们能够观察一阶和二阶DPT。

为了确保准确性，在绝对零的温度下进行实验，将背景噪声降低至几乎一无所有。 Kerr谐振器是关键的，因为它可以扩增通常无法观察到的量子效应。由于它可以对具有极高敏感性的两光孔信号做出响应，因此研究人员能够使用它以前所未有的精度探索相变 - 传统设置根本无法实现。

该设置使团队能够监视具有超敏感检测器的谐振器发出的光子的行为。通过使用先进的数学技术，例如与Liouvillian超级操作机的光谱特性的连接（一种模拟复杂量子过程的工具），科学家能够精确和分析系统的相变。

对于二阶DPT，团队观察到了一种称为“挤压”的现象，其中量子波动降至低于空空间的自然背景噪声的水平，表明该系统已经达到了高度敏感和变革性的状态。同时，一阶DPT显示出不同的滞后周期，在两个状态下，根据参数的调整，该系统可能存在于两个状态。

其次，他们在一阶DPT期间发现了明确的亚稳态状态证据，该系统暂时保持一个稳定状态，然后突然过渡到另一个状态。这种行为导致系统状态对其先前被称为磁滞的历史的依赖性展示了一阶DPT如何涉及竞争阶段。

最后，他们观察到两种类型的过渡中的“临界减速”重现了从理论考虑获得的预期缩放。这最终证明了基于作者使用的liouvillian理论的理论预测有效性。在临界点附近，系统的响应大大放缓，突出了相变的通用特征，可以利用，以进行更精确的量子测量。

了解DPTS为既稳定又响应的工程量子系统开辟了新的可能性。这可能会彻底改变量子信息技术，例如量子计算中的误差校正或超敏感量子传感器的发展。

从更广泛的角度来看，这项研究展示了跨学科合作的力量 - 融合实验物理学，高级理论模型和尖端的工程，以探索科学领域。

该论文的第一作者Guillaume Beaulieu说：“实际上，这项工作的一个非常有趣的方面是，它还证明了理论与实验之间的紧密合作能够导致结果远大于任何一个群体的独立成就。”