中国在国际上首次实现两个异核原子的量子纠缠

从中国科学院武汉物理与数学研究所获悉，该所研究员詹明生领导的研究团队，在国际上首次实现了异核原子间的量子受控非门和量子纠缠。相关工作发表在国际权威学术期刊《物理评论快报》上。

量子纠缠是指两个（或多个）粒子共同组成的量子状态，无论粒子之间相隔多远，测量其中一个粒子必然会影响其它粒子，也被称为“量子力学非定域性”。

理论推测，不同种类粒子之间的量子纠缠应该广泛存在于各种量子复合体系之中，然而在实验上操控两个粒子并实现不同种类粒子的量子纠缠并不容易，之前只在两个离子之间做到过。

詹明生解释说，与离子不同，中性冷原子体系在模拟和理解强关联的多体相互作用、分数量子霍尔态及多自旋相互作用、量子信息比特扩展等重要问题中有独特优势。但因为原子之间的相互作用弱，操控不同种类原子间的确定性纠缠存在极大挑战。

该研究团队副研究员许鹏和博士生曾勇等人在前期完成的异核单原子囚禁的基础上，把铷原子相干激发到了主量子数为79的高里德堡态（原子或分子的一种状态）。同时，利用铷-85和铷-87在光谱频率上的差别，在原子间距为3.8微米时依然实现了对单个原子的寻址及完备操控。

詹明生表示，相比同种原子体系，此次研究实现了更为优越的串扰抑制，更强的里德堡态原子间的偶极-偶极相互作用和更高效的里德堡阻塞。在此基础上，他的研究团队在国际上首次实现了异核原子间的量子受控非门和量子纠缠。

据介绍，该工作不仅展示了异核体系在寻址和抑制原子间操作串扰方面的优势，从而推进基于多组份原子的量子计算与量子模拟方案的实现，而且开启了多组份相互作用体系量子操控的大门。

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