中科大分子量子糾纏研究取得重要進展

2020-12-01 新華網安徽站

    記者5月25日從中國科學技術大學獲悉，該校杜江峰院士領導的中科院微觀磁共振重點實驗室與美國國家標準技術研究所合作，首次製備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，並確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。該研究成果於5月20日在線發表在《自然》上。這項成果對於未來考慮使用分子進行量子信息處理有重要推動作用。

    目前有多種體系可用於探索實現量子傳感和量子信息處理。分子作為多個原子組成的系統，因原子集團可以轉動和發生振動而具有獨特屬性，它可以處於能量跨度相當大的不同量子狀態。另外，極性分子之間可以產生長程的相互作用，有利於實現新型的量子信息處理平臺；極性分子對電場非常敏感，可以與微波光子系統，懸臂梁振子等體系相互作用。為了連接單個分子到其他量子載體以傳遞量子信息，演示量子糾纏是重要的一步。當兩個粒子處於糾纏態，便不再能單獨描述每個粒子的狀態，兩個粒子形成一個緊密的整體，這樣的關聯屬性在量子計算和一些量子精密測量中有重要應用。

    研究者通過在離子阱體系束縛帶電的鈣原子和氫化鈣分子，使用雷射調控制備出它們之間的糾纏態。這裡使用的雷射調控技術結合了近年來發展的多項重要技術。實驗中，研究人員首先初始化原子和分子到某個確定的低能量狀態(基態)，並且冷卻他們的運動到接近量子的極限。繼而使用雷射製備出單個分子轉動維度，轉動高低能量狀態的疊加，再通過一些列複雜的雷射脈衝序列，引發原子受激發到高能量狀態，產生所需的量子關聯——糾纏態。實驗中測得的數值在誤差範圍內遠高出規定閾值，表明糾纏態的產生。

    此項成果論文的第一完成單位是中科院微觀磁共振重點實驗室。該實驗室專注於自旋科學技術及其應用的實驗研究，是本領域具有國際知名度的實驗室。該成果論文第一作者和通訊作者是今年33歲的中科大教授林毅恆。截至目前，他已經參與發表9篇《物理評論快報》、2篇《自然》、1篇《科學》論文。此次是他第二次以第一作者身份發表《自然》論文。(記者 陳婉婉)

    

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