『』我科学家首次制备出单原子和单分子之间的量子纠缠态
科技日报采访人员?吴长锋
采访人员从中国科学技术大学获悉 ， 该校杜江峰院士团队与合作者合作 ， 首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态 ， 并且通过定量表征手段 ， 确定产生的量子纠缠超过临界阈值 。研究成果日前在线发表在《自然》上 。
目前有多种体系可用于探索实现量子传感和量子信息处理 。其中 ， 分子作为多个原子组成的系统 ， 原子集团可以转动和发生振动 ， 由此带来独特的属性 。因此分子可以处于能量跨度相当大的不同量子状态 ， 状态之间能量差别所对应的频率可以从接近零一直到达数百THz（每秒百万亿次）的光学频率 ， 因此分子可以作为媒介 ， 用于匹配和沟通频率迥异的不同量子系统 ， 实现复合的量子体系和信息处理平台 。另外 ， 极性分子之间可以产生长程的相互作用 ， 有利于实现新型的量子信息处理平台 ， 这样的关联属性在量子计算和一些量子精密测量中有重要应用 。
研究人员通过在离子阱体系束缚带电的钙原子和氢化钙分子 ， 使用激光调控制备出他们之间的纠缠态 。当钙离子的电子轨道状态处于基态 ， 分子的转动也在低转动能量状态的一种整体状态；同时可以“叠加”截然不同的另一种整体态——前者处于轨道的激发态 ， 对应分子处于高转动能量的状态 。相反的激发配对也可以制备 。基态和激发态可以存储量子信息 ， 类似二进制的“0”和“1” ， 即量子比特 。最后 ， 通过观察不同情况下原子和分子协同的状态关联 ， 可以整合所有信息成一个范围在0到1之间的值 ， 超过0.5的阈值即表示纠缠态的出现 。实验中测得的数值在误差范围内远高出这个阈值 ， 表明纠缠态的产生 。
这项成果对于未来考虑使用分子进行量子信息处理有重要推动作用 。
【『』我科学家首次制备出单原子和单分子之间的量子纠缠态】
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