首次制备单原子和单分子之间的量子纠缠态

　　本报讯 记者从中国科大获悉，该校杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室与美国国家标准技术研究所合作，首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态，并确定产生的量子纠缠超过临界阈值。该研究成果于近日在线发表在《自然》上。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。

　　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。分子作为多个原子组成的系统，因原子集团可以转动和发生振动而具有独特属性，它可以处于能量跨度相当大的不同量子状态。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；极性分子对电场非常敏感，可以与微波光子系统，悬臂梁振子等体系相互作用。为了连接单个分子到其他量子载体以传递量子信息，演示量子纠缠是重要的一步。当两个粒子处于纠缠态，便不再能单独描述每个粒子的状态，两个粒子形成一个紧密的整体，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。

　　研究者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它们之间的纠缠态。这里使用的激光调控技术结合了近年来发展的多项重要技术。实验中，研究人员首先初始化原子和分子到某个确定的低能量状态（基态），并且冷却它们的运动到接近量子的极限。继而使用激光制备出单个分子转动维度，转动高低能量状态的叠加，再通过一系列复杂的激光脉冲序列，引发原子受激发到高能量状态，产生所需的量子关联——纠缠态。实验中测得的数值在误差范围内远高出规定阈值，表明纠缠态的产生。

　　（记者 黎静）

　　《合肥日报》（2020年05月28日1-2版）

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