单分子量子纠缠首次实现

　　【总编辑圈点】

　　科技日报北京12月10日电（记者刘霞）美国两个科研团队在7日出版的单分《科学》杂志上分别刊文称，他们首次让单个的量纠分子处于量子纠缠状态。在这种奇怪的缠首次实状态下，分子之间即使相距遥远也能同时相互关联、单分相互作用。量纠研究团队指出，缠首次实这项研究为很多应用奠定了基础，单分包括构建更好的量纠量子计算机、量子模拟器和传感器等。缠首次实

　　实现可控的单分量子纠缠面临诸多挑战，此前科学家从未让单个分子发生量子纠缠。量纠研究人员指出，缠首次实与原子相比，单分分子具有更多量子自由度，量纠可以新方式相互作用，缠首次实这使它们特别适合用于某些量子信息处理和复杂材料的量子模拟。但分子非常复杂，自由度难以把控，因此让单个分子发生量子纠缠极为困难。

　　在最新研究中，普林斯顿大学物理学助理教授劳伦斯·丘克等人选择了一种具有极性的分子，用激光将其冷却到超低温，然后使用一套激光束系统“光镊”撷取单个分子，由此可以创建由一个一个的分子组成的阵列，如孤立的分子对和无缺陷的分子串。

　　接下来，他们将量子比特编码为分子的非旋转和旋转状态，并证明这些分子量子比特仍然相干（叠加）。另外，他们使用一系列微波脉冲，使单个的分子以相干方式相互纠缠，并让这种纠缠持续了一定时间，实现了两个纠缠分子的双量子比特门，后者是通用数字量子计算和复杂材料模拟的基石。哈佛大学科学家开展的类似实验也证明了这一点。

　　研究团队指出，这种分子阵列有望成为很多量子研究领域的新平台，如模拟量子多体系统以发现材料的新磁性等。

　　量子信息技术是目前炙手可热的前沿科学领域，相关研究进展层出不穷。多个量子比特的相干操纵和纠缠态制备，是发展可扩展量子信息技术，特别是量子计算的最核心指标。量子计算实现的必要条件包括可扩展、可初始化、长相干等。其中，可扩展性即增加量子比特数目，可实现大规模量子计算；而长相干时间即量子态保持量子相干，能用于逻辑运算。此前，科学家已实现多个光量子比特超纠缠态的实验制备，让单个分子处于量子纠缠状态，有望为量子信息技术研究带来新启发。

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