近日，中國科學院武漢實體與數學研究所宣布，由該所詹明生研究員上司的研究團隊利用裡德堡态原子的偶極-偶極互相作用，成功實作了一個铷-85 原子和一個铷-87 原子的量子糾纏和基于這兩個原子的量子受控非門。
詹明生研究員
雷鋒網了解到，該研究成果的相關工作已經于 10 月 18 日發表在《實體評論快報》上。
根據理論推測，不同粒子間的量子糾纏廣泛存在于各種量子複合體系，包括玻色-玻色混合體系、捕光複合物和光反應中心複合物組成的光合系統等。操控不同粒子間的糾纏，對于模拟和了解強關聯的多體互相作用體系、分數量子霍爾态以及多自旋互相作用體系中量子位相的傳輸等都有着非常重要的意義。而通過實驗實作兩個不同種粒子的量子糾纏是基礎且關鍵的一步。
在該推測的啟發下，研究團隊進行了實驗并獲得成功。研究組許鵬副研究員和博士生曾勇等人在前期完成的異核單原子囚禁的基礎上，利用 480 納米和 780 納米的雷射将铷原子相幹激發到了到主量子數為 79 的高裡德堡态。他們充分利用铷-85 和铷-87 在光譜頻率上的差别，在原子間距在 3.8 微米時依然實作了對單個原子的尋址及完備操控。
據雷鋒網了解，相比同種原子體系，他們實作了更為優越的串擾抑制，更強的裡德堡态原子間的偶極-偶極互相作用和更高效的裡德堡阻塞。在此基礎上，他們首次實作了異核原子間的量子受控非門和量子糾纏。
這項工作的意義是：它不僅展示了異核體系在尋址和抑制原子間操作串擾方面的優勢，進而推進多組份原子的量子計算方案；而且為基于異核裡德堡原子體系模拟複雜自旋互相作用模型鋪平了道路。該工作結合原有的同種原子量子門操控手段，奠定了多組份互相作用體系量子操控的基礎。
據雷鋒網了解，這項研究得到了科技部重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金委項目的資助。而《實體評論快報》作為世界著名的實體學頂級學術周刊，它對該研究工作的發表也說明了這項成果已經得到國際認可。
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