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作者:吳蘭 來源:中國新聞網 發布時間:2020/5/26 10:20:18
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中美科研人員合作首次制備單原子間量子糾纏態

 

中新網合肥5月25日電 (記者 吳蘭) 中美科研人員近日聯手在分子的量子糾纏研究取得重要進展。

中國科學技術大學25日消息,該校杜江峰院士領導的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,首次制備了單原子和單分子之間的量子糾纏態,并且通過定量表征手段,確定產生的量子糾纏超過臨界閾值。

該研究成果近日在線發表在《自然》上。據介紹,這項成果對于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于探索實現量子傳感和量子信息處理。其中,分子作為多個原子組成的系統,原子集團可以轉動和發生振動,由此帶來獨特的屬性。

最近國內外對于分子的研究有長足發展,在信息處理方面取得一系列突破,包括對分子的束縛和冷卻,分子的量子信息高質量讀出,大量分子之間量子糾纏的探索,以及高精度的分子測譜等。真空中束縛的單個分子尺度的研究也急速發展,有從兩個束縛原子生成單個分子,單分子與單原子相互作用等重要進展。

在該項研究工作中,通過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。

為了展示分子狀態的頻率跨度,實驗中選取了轉動能量靠近的一對轉動態作為比特,頻率間隔分別為13.4kHz(約每秒一萬次)以及間隔為855GHz(每秒近萬億次),分別使用激光脈沖定量演示與原子產生糾纏。

實驗中通過一些列復雜的激光脈沖序列,使得譬如高轉動能量的分子的成分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。最后,通過觀察不同情況下原子和分子協同的狀態關聯,可以整合所有信息成一個范圍在0到1之間的值,超過0.5的閾值即表示糾纏態的出現。實驗中測得的數值在誤差范圍內遠高出這個閾值,表明糾纏態的產生。

據了解,科院微觀磁共振重點實驗室從2000年起一直從事自旋相關的量子計算研究,保持著使用量子算法完成最大整數的質因數分解、室溫固態體系最高精度量子邏輯門控制等世界紀錄。

 
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