中國在國際上首次實現(xiàn)兩個異核原子的量子糾纏

中新網(wǎng)武漢10月20日電 記者20日從中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所獲悉，該所研究員詹明生領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，在國際上首次實現(xiàn)了異核原子間的量子受控非門和量子糾纏。相關(guān)工作發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

量子糾纏是指兩個(或多個)粒子共同組成的量子狀態(tài)，無論粒子之間相隔多遠，測量其中一個粒子必然會影響其它粒子，也被稱為“量子力學(xué)非定域性”。

理論推測，不同種類粒子之間的量子糾纏應(yīng)該廣泛存在于各種量子復(fù)合體系之中，然而在實驗上操控兩個粒子并實現(xiàn)不同種類粒子的量子糾纏并不容易，之前只在兩個離子之間做到過。

詹明生解釋說，與離子不同，中性冷原子體系在模擬和理解強關(guān)聯(lián)的多體相互作用、分數(shù)量子霍爾態(tài)及多自旋相互作用、量子信息比特擴展等重要問題中有獨特優(yōu)勢。但因為原子之間的相互作用弱，操控不同種類原子間的確定性糾纏存在極大挑戰(zhàn)。

該研究團隊副研究員許鵬和博士生曾勇等人在前期完成的異核單原子囚禁的基礎(chǔ)上，把銣原子相干激發(fā)到了主量子數(shù)為79的高里德堡態(tài)(原子或分子的一種狀態(tài))。同時，利用銣-85和銣-87在光譜頻率上的差別，在原子間距為3.8微米時依然實現(xiàn)了對單個原子的尋址及完備操控。

詹明生表示，相比同種原子體系，此次研究實現(xiàn)了更為優(yōu)越的串?dāng)_抑制，更強的里德堡態(tài)原子間的偶極-偶極相互作用和更高效的里德堡阻塞。在此基礎(chǔ)上，他的研究團隊在國際上首次實現(xiàn)了異核原子間的量子受控非門和量子糾纏。

據(jù)介紹，該工作不僅展示了異核體系在尋址和抑制原子間操作串?dāng)_方面的優(yōu)勢，從而推進基于多組份原子的量子計算與量子模擬方案的實現(xiàn)，而且開啟了多組份相互作用體系量子操控的大門。