中科大分子量子纠缠研究取得重要进展

目前有多种体系可用于探索实现量子传感和量子信息处理。分子作为多个原子组成的系统，因原子集团可以转动和发生振动而具有独特属性，它可以处于能量跨度相当大的不同量子状态。另外，极性分子之间可以产生长程的相互作用，有利于实现新型的量子信息处理平台；极性分子对电场非常敏感，可以与微波光子系统，悬臂梁振子等体系相互作用。为了连接单个分子到其他量子载体以传递量子信息，演示量子纠缠是重要的一步。当两个粒子处于纠缠态，便不再能单独描述每个粒子的状态，两个粒子形成一个紧密的整体，这样的关联属性在量子计算和一些量子精密测量中有重要应用。

　　研究者通过在离子阱体系束缚带电的钙原子和氢化钙分子，使用激光调控制备出它们之间的纠缠态。这里使用的激光调控技术结合了近年来发展的多项重要技术。实验中，研究人员首先初始化原子和分子到某个确定的低能量状态(基态)，并且冷却他们的运动到接近量子的极限。继而使用激光制备出单个分子转动维度，转动高低能量状态的叠加，再通过一些列复杂的激光脉冲序列，引发原子受激发到高能量状态，产生所需的量子关联——纠缠态。实验中测得的数值在误差范围内远高出规定阈值，表明纠缠态的产生。

　　此项成果论文的第一完成单位是中科院微观磁共振重点实验室。该实验室专注于自旋科学技术及其应用的实验研究，是本领域具有国际知名度的实验室。该成果论文第一作者和通讯作者是今年33岁的中科大教授林毅恒。截至目前，他已经参与发表9篇《物理评论快报》、2篇《自然》、1篇《科学》论文。此次是他第二次以第一作者身份发表《自然》论文。