記者近日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉院士、苑震生教授等與清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)學(xué)者合作，成功制備出多原子糾纏態(tài)，并通過顯微學(xué)技術(shù)調(diào)控和觀測了其糾纏性質(zhì)，向制備和測控大規(guī)模中性原子糾纏態(tài)邁出重要一步。這項(xiàng)研究成果近日發(fā)表于《物理評論快報》。

量子糾纏是量子計(jì)算的核心資源，量子計(jì)算的能力將隨糾纏比特數(shù)目的增長呈指數(shù)增長。因而，大規(guī)模糾纏態(tài)的制備、測量和相干操控是該研究領(lǐng)域的核心問題。在實(shí)現(xiàn)量子比特的眾多物理體系中，光晶格中的超冷原子比特具備良好的相干性、可擴(kuò)展性和高精度的量子操控性，成為實(shí)現(xiàn)量子信息處理的理想物理體系之一。

自2010年開始，中國科大研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了光晶格中原子的多體相變、原子相互作用、熵分布動力學(xué)等，并于2020年實(shí)現(xiàn)糾纏保真度為99.3%的1000多對原子糾纏態(tài)。這一系列研究工作推動了原子糾纏對保真度的提升和原子并行操控能力的增強(qiáng)，為連接擴(kuò)展成更大的多原子糾纏態(tài)、進(jìn)而開展量子計(jì)算研究打下基礎(chǔ)。

但由于技術(shù)上對單原子比特操控能力仍然不足、光晶格相位漂移較大、缺乏多原子糾纏判定的有效方法，進(jìn)一步連接糾纏對和測控多原子糾纏態(tài)遇到了瓶頸問題。

為解決上述問題，潘建偉、苑震生團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型的等臂交叉束干涉、自旋依賴超晶格系統(tǒng)，并集成了自主研發(fā)的單格點(diǎn)分辨、寬波段消色差的量子氣體顯微鏡和多套用于光斑形狀編輯的數(shù)字微鏡，兼具多原子全局并行和局域單格點(diǎn)測控的能力，且實(shí)現(xiàn)了晶格相位長期穩(wěn)定。

在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)最終制備出10原子一維糾纏鏈和8原子二維糾纏塊，首次突破了光晶格中原子糾纏對連接和多原子糾纏判定的瓶頸，為開展更大規(guī)模的光晶格量子計(jì)算和模擬打下基礎(chǔ)?！段锢碓u論快報》審稿專家認(rèn)為：“此工作向使用光晶格體系開展基于測量的量子計(jì)算邁出了重要一步?！?/span>