我国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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行业动态 · 发布日期:2020年5月29日 · 作者:中成泵业

科技日报记者从中国科技大学获悉,该校杜江峰院士团队首次与合作者合作制备了单原子与单分子之间的量子纠缠态,并通过定量表征方法,结果表明,产生的量子纠缠超过了临界阈值。研究结果几天前发表在《自然》杂志的网上。管道泵

目前有多种系统可用于探索量子传感和量子信息处理。其中,分子作为一个由多个原子组成的系统,原子集团可以旋转和振动,这就带来了独特的性质。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,它用来匹配和通信不同频率的量子系统,实现复合量子系统和信息处理平台。此外,极性分子之间可以发生长程相互作用,有利于实现新型量子信息处理平台。这种相关特性在量子计算和一些量子精度测量中有着重要的应用。排污泵

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。磁力泵

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。


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