我国科学家在可扩展多体纠缠态的制备和测控方面取得重大进展

发布时间：2023-09-07 10:00:22 所属栏目：动态来源：转载

导读： 　　根据报道，中国的科学家们通过联合进行实验已经取得了很好的成果。他们利用了被禁锢在光学晶栅中的极低温原子进行了研究，这些原子的温度比绝对零度还要低得多。此次研究的领导者包括潘

　　根据报道，中国的科学家们通过联合进行实验已经取得了很好的成果。他们利用了被禁锢在光学晶栅中的极低温原子进行了研究，这些原子的温度比绝对零度还要低得多。此次研究的领导者包括潘建伟、苑震生以及来自其他高校的其他学者，通过制备二维原子阵列、产生原子比特纠缠对、连接纠缠对的分步扩展方式制备了多原子纠缠态，并通过显微学技术调控和观测了其纠缠性质，向制备和测控大规模中性原子纠缠态迈出重要一步。

　　量子纠缠是量子计算的核心资源，量子计算的能力将随纠缠比特数目的增长呈指数增长。因而，大规模纠缠态的制备、测量和相干操控是该研究领域的核心问题。在实现量子比特的众多物理体系中，光晶格中的超冷原子比特具备良好的相干性、可扩展性和高精度的量子操控性，成为实现量子信息处理的理想物理体系之一。自2010年开始，中国科大研究团队系统地研究了光晶格中原子的多体相变、原子相互作用、熵分布动力学等，并于2020年实现纠缠保真度为99.3%的1000多对原子纠缠态。这一系列研究工作推动了原子纠缠对保真度的提升和原子并行操控能力的增强，为连接扩展成更大的多原子纠缠态进而开展量子计算研究打下基础。但是，在之前的工作中，因为目前仍无法精确地控制单个原子的运动而面临挑战，同时光子在这些相位上的晃动也比较大；同时当前还没有一种有效的手段来确认多个原子的纠缠状态，所以要更紧密地相互纠缠并对它们进行测量和控制依然面临着障碍。

　　为了解决上述问题，潘建伟、苑震生团队研发了一种新型的等臂交叉束干涉、自旋依赖超晶格系统，并集成了自主研发的单格点分辨、宽波段消色差的量子气体显微镜和多套用于光斑形状编辑的数字微镜，兼具多原子全局并行和局域单格点测控的能力，且实现了晶格相位长期稳定。在此基础上，该团队取得了填充率为99.2%的原子二维阵列的制备及原位观测，选择其中49对原子制备了纠缠贝尔态，平均保真度为95.6%，寿命为2.2秒；进一步，他们使用纠缠门将相邻纠缠对连接起来，制备了10原子一维纠缠链和8原子二维纠缠块，首次突破了光晶格中原子纠缠对连接和多原子纠缠判定的瓶颈，为开展更大规模的光晶格量子计算和模拟打下基础。我们希望通过这一成果，推动光晶格量子计算的发展，并为未来实现超越传统计算机的量子计算奠定基础。

（编辑：温州站长网）

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