科学家首次实现超冷原子“超纠缠”
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2025-05-25 14:35:59

IT之家 5 月 25 日消息,美国加州理工学院物理学教授 Manuel Endres 团队通过“光镊”(基于激光的镊子)对单个原子进行精细控制,首次在超冷原子体系中实现 "超纠缠" 量子态。

相关研究成果已于 5 月 22 日发表于在《科学》上(IT之家附 DOI: 10.1126 / science.adn2618),展示了量子操控技术的新高度,或为量子计算开辟新路径。

研究团队将锶原子冷却至接近绝对零度(-273.15℃)后,使用 39 束定制激光束(光镊)逐个捕获原子,构建出规整阵列。然后,科研人员通过特殊激光识别系统检测出温度不达标的原子,并进行二次冷却或剔除。经此流程,阵列中 99% 的原子达到仅比绝对零度高数万亿分之一开尔文的量子基态。

在此基础之上,团队同时操控原子的电子态和运动态,突破性地实现双原子“超纠缠”。这种状态下,原子即使相隔遥远距离,其量子特性仍保持多重关联。

这是首次在大质量粒子(例如中性原子或离子)实现“超纠缠”(此前仅在光子中实现)。传统方法主要通过改变原子电子态实现纠缠,而此次实验首次同时操控原子运动态。

“这种状态下的量子特性关联将保持稳定,即使原子被分隔极远距离。”团队成员 Adam Shaw 表示,“就像你和地球另一端朋友不仅会穿同色袜子,还自动保持材质差异。”

普林斯顿大学杰夫・汤普森指出,该技术的纠错机制与现有量子计算体系具有兼容性。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校雅各布・考维认为“原子运动态将成为量子科学的重要资源”。

研究团队表示,超纠缠态仅是量子操控应用的起点。“我们才刚刚触及表面,这项技术未来可能用于构建高密度量子存储设备,或成为研究未知量子物质的精密模拟器。”

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