我國科學(xué)家首次制備出單原子和單分子之間的量子糾纏態(tài)

發(fā)布時(shí)間:2020-5-28 13:02    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 量子糾纏 , 單原子 , 單分子 , 量子計算
  來(lái)源:科技日報

  科技日報訊 (記者吳長(cháng)鋒)記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校杜江峰院士團隊與合作者合作,首次制備了單原子和單分子之間的量子糾纏態(tài),并且通過(guò)定量表征手段,確定產(chǎn)生的量子糾纏超過(guò)臨界閾值。研究成果日前在線(xiàn)發(fā)表在《自然》上。

  目前有多種體系可用于探索實(shí)現量子傳感和量子信息處理。其中,分子作為多個(gè)原子組成的系統,原子集團可以轉動(dòng)和發(fā)生振動(dòng),由此帶來(lái)獨特的屬性。因此分子可以處于能量跨度相當大的不同量子狀態(tài),狀態(tài)之間能量差別所對應的頻率可以從接近零一直到達數百THz(每秒百萬(wàn)億次)的光學(xué)頻率,因此分子可以作為媒介,用于匹配和溝通頻率迥異的不同量子系統,實(shí)現復合的量子體系和信息處理平臺。另外,極性分子之間可以產(chǎn)生長(cháng)程的相互作用,有利于實(shí)現新型的量子信息處理平臺,這樣的關(guān)聯(lián)屬性在量子計算和一些量子精密測量中有重要應用。

  研究人員通過(guò)在離子阱體系束縛帶電的鈣原子和氫化鈣分子,使用激光調控制備出他們之間的糾纏態(tài)。當鈣離子的電子軌道狀態(tài)處于基態(tài),分子的轉動(dòng)也在低轉動(dòng)能量狀態(tài)的一種整體狀態(tài);同時(shí)可以“疊加”截然不同的另一種整體態(tài)——前者處于軌道的激發(fā)態(tài),對應分子處于高轉動(dòng)能量的狀態(tài)。相反的激發(fā)配對也可以制備;鶓B(tài)和激發(fā)態(tài)可以存儲量子信息,類(lèi)似二進(jìn)制的“0”和“1”,即量子比特。最后,通過(guò)觀(guān)察不同情況下原子和分子協(xié)同的狀態(tài)關(guān)聯(lián),可以整合所有信息成一個(gè)范圍在0到1之間的值,超過(guò)0.5的閾值即表示糾纏態(tài)的出現。實(shí)驗中測得的數值在誤差范圍內遠高出這個(gè)閾值,表明糾纏態(tài)的產(chǎn)生。

  這項成果對于未來(lái)考慮使用分子進(jìn)行量子信息處理有重要推動(dòng)作用。

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