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光明晚報南京5月29日電（記者常河通信員楊凡）關于量子糾纏，科學家們研究對象多是光子。記者近日從中國科技學院據悉，最新的研究表明，經過調控，分子尺度也可以出現量子糾纏現象。中科院微觀磁共振重點實驗室成員林毅恒院士與俄羅斯國家標準技術研究所合作，在離子阱體系實現帶電原子和帶電分子的聯合調控，首次制備了單原子和單分子之間的量子糾纏態，但是通過定量表征手段，確定形成的量子糾纏超過臨界閥值。該研究成果近期在線發表在《自然》上。這項成果對于未來借助分子進行量子信息處理有重要助力作用。
分子作為多個原子組成的系統，原子集團可以轉動和發生震動，由此帶來奇特的屬性。諸如，類比陀螺的轉動和使用彈簧聯接的小球震動，分子可以有不同轉動角速率和角度以及震動模式，這種精典的化學量可以通過量子化形成量子狀態。研究發覺，分子可以作為媒介量子糾纏通訊，用于匹配和溝通頻率迥異的不同量子系統，實現復合的量子體系和信息處理平臺。
在研究中，科學家通過在離子阱體系禁錮帶電的鈣原子和溴化鈣分子，使用激光調控制備出它們之間的糾纏態。這項研究工作結合了近些年來發展的多項重要技術，包括借助帶電原子和分子的電互相作用實現信息的傳遞，可以在不遺失分子的情況下借助原子間接讀出其信息；使用紅外的激光實現分子轉動態的高精度調控等技術。實驗中，研究人員首先初始化原子和分子到某個確定的低能量狀態（能級），但是冷卻她們的運動到接近量子的極限。隨即使用激光作用在單個分子上，制備出轉動維度高低能量的疊加狀態，再通過一系列復雜的激光脈沖序列，形成所需的量子關聯——糾纏態。通過觀察不憐憫況下原子和分子協同的狀態關聯，可以將所有信息整合成一個范圍在0到1之間的值量子糾纏通訊，超過0.5的閥值即表示糾纏態的出現。實驗中測得的數值在偏差范圍內遠高出這個閥值，表明糾纏態的形成。
論文的第一完成單位是中科院教授、中科大副院長杜江峰領導的中科院微觀磁共振重點實驗室。該實驗室專注于載流子科學技術及其應用的實驗研究，具有國際著名度的實驗室。自主研制了一系列先進的載流子實驗方式技術和實驗武器，將載流子調控的靈敏度和幀率提高到國際領先水平，在與信息科學、生命科學和基礎數學的前沿交叉研究中取得了具有重要國際影響的研究成果。該室從2000年起仍然從事載流子相關的量子估算研究，保持著使用量子算法完成最大整數的質質數分解、室溫固態體系最高精度量子邏輯門控制等世界紀錄。
《光明晚報》（2020年05月30日04版）