奥地利科学家用激光创下量子纠缠新纪录

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据美国每日科学网站近日报道,奥地利科学家最近在量子纠缠系统领域创下新记录:成功实现了20量子比特系统内受控的多粒子纠缠。研究人员在3个、4个和5个量子比特的所有邻组间检测到了真正的多粒子纠缠。新进展有望应用于量子模拟或量子信息处理等领域。

包括通用量子计算机在内的量子系统需要大量量子比特,才能充分利用量子物理学的优势,因此,物理学家一直希望获得由更多量子比特组成的纠缠系统。2011年,物理学家首次将14个可寻址的量子比特纠缠在一起。现在,由奥地利科学院量子光学和量子信息研究所(IQOQI)的本·兰尼恩等领导的研究小组,首次实现了20量子比特系统内受控的多粒子纠缠。

在最新研究中,该团队使用激光,让20个钙原子在离子阱实验中相互纠缠,并对该系统内多粒子纠缠的动态扩展进行了观察。兰尼恩说:“粒子首先两两纠缠,通过我们研发的最新方法,我们可以证明,纠缠进一步扩散到所有相邻的粒子三联体、大多数四联体和几个五联体中。”

最新研究第一作者尼古拉·福瑞斯强调说:“我们已经检测到很多量子系统(包括超冷气体)内大量粒子之间的纠缠,但最新实验能寻址并读出每个量子比特。因此,它适用于量子模拟或量子信息处理等特定应用领域。”

研究团队希望进一步增加实验中量子比特的数量,“我们的中期目标是50个粒子,这可以帮助我们解决目前最好的超级计算机也无法破解的问题”。他们还计划优化方法,以检测更广泛的多粒子纠缠。

最新研究获得了奥地利科学基金FWF和欧盟等机构的资助,结果发表于最新一期《物理评论X》。

(来源:科技日报 作者:刘霞)

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