近日，中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所宣布，由該所詹明生研究員領導的研究團隊利用里德堡態(tài)原子的偶極-偶極相互作用，成功實現(xiàn)了一個銣-85 原子和一個銣-87 原子的量子糾纏和基于這兩個原子的量子受控非門。

詹明生研究員

雷鋒網(wǎng)了解到，該研究成果的相關工作已經(jīng)于 10 月 18 日發(fā)表在《物理評論快報》上。

根據(jù)理論推測，不同粒子間的量子糾纏廣泛存在于各種量子復合體系，包括玻色-玻色混合體系、捕光復合物和光反應中心復合物組成的光合系統(tǒng)等。操控不同粒子間的糾纏，對于模擬和理解強關聯(lián)的多體相互作用體系、分數(shù)量子霍爾態(tài)以及多自旋相互作用體系中量子位相的傳輸?shù)榷加兄浅Ｖ匾囊饬x。而通過實驗實現(xiàn)兩個不同種粒子的量子糾纏是基礎且關鍵的一步。

在該推測的啟發(fā)下，研究團隊進行了實驗并獲得成功。研究組許鵬副研究員和博士生曾勇等人在前期完成的異核單原子囚禁的基礎上，利用 480 納米和 780 納米的激光將銣原子相干激發(fā)到了到主量子數(shù)為 79 的高里德堡態(tài)。他們充分利用銣-85 和銣-87 在光譜頻率上的差別，在原子間距在 3.8 微米時依然實現(xiàn)了對單個原子的尋址及完備操控。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，相比同種原子體系，他們實現(xiàn)了更為優(yōu)越的串擾抑制，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。在此基礎上，他們首次實現(xiàn)了異核原子間的量子受控非門和量子糾纏。

這項工作的意義是：它不僅展示了異核體系在尋址和抑制原子間操作串擾方面的優(yōu)勢，從而推進多組份原子的量子計算方案；而且為基于異核里德堡原子體系模擬復雜自旋相互作用模型鋪平了道路。該工作結合原有的同種原子量子門操控手段，奠定了多組份相互作用體系量子操控的基礎。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，這項研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金委項目的資助。而《物理評論快報》作為世界著名的物理學頂級學術周刊，它對該研究工作的發(fā)表也說明了這項成果已經(jīng)得到國際認可。

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