针对这一问题，本系张鹏飞、冯磊课题组合作，创新性地提出了一个实用的实验探测方案。该方案基于近年来快速发展的随机测量工具箱（Randomized Measurements）。如图1所示，研究人员的核心思想是：首先，对目标量子态进行多次随机泡利（Pauli）测量并收集结果；其次，让该量子态经过特定荷算符（Charged operators）作用演化后，再进行同样大量的随机泡利测量。通过对这两组随机测量结果进行特定的数据处理，即可以估算出揭示强-弱对称性破缺的关键物理量——二阶Rényi熵关联函数。当样本量充足时，该方法能得到该关联函数的无偏估计；即使在样本量有限的情况下，该方法仍然能对相边界给出有效的估计。
图1. 利用随机测量探测强-弱对称性破缺示意图（核心步骤：原始态随机测量 + 荷算符演化后态随机测量）
研究人员以受全连通退相干影响的伊辛链（Ising chains with all-to-all decoherence）作为与实验相关的典型模型进行了数值模拟研究。模拟结果成功验证了该方案的有效性，清晰地展示了强-弱对称性破缺相变的发生。这一方案为在真实量子实验平台（如超导量子比特、离子阱、中性原子阵列等）上研究混合量子态中的新奇物相开辟了新的途径。相关研究成果于2025年8月29日以“Scheme to Detect the Strong-to-Weak Symmetry Breaking via Randomized Measurements”为题发表在物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上[Phys. Rev. Lett. 135, 090403 (2025)]。复旦大学物理学系博士后孙宁为论文第一作者，张鹏飞青年研究员和冯磊研究员为共同通讯作者。研究工作得到了上海市科委 (24QA2700300、24DP2600100)、国家自然科学基金(12374477)、科技创新2030-“量子通信与量子计算机”重大项目（2024ZD0300101、2023ZD0300900）和上海期智研究院的支持。
