科學家首次實現超冷原子「超糾纏」

it之家 5 月 25 日消息，美國加州理工學院物理學教授 manuel endres 團隊通過「光鑷」（基於激光的鑷子）對單個原子進行精細控制，首次在超冷原子體系中實現 "超糾纏" 量子態。

相關研究成果已於 5 月 22 日發表於在《科學》上（it之家附 doi: 10.1126 / science.adn2618），展示了量子操控技術的新高度，或為量子計算開闢新路徑。

研究團隊將鍶原子冷卻至接近絕對零度（-273.15℃）後，使用 39 束定製激光束（光鑷）逐個捕獲原子，構建出規整陣列。然後，科研人員通過特殊激光識別系統檢測出溫度不達標的原子，並進行二次冷卻或剔除。經此流程，陣列中 99% 的原子達到僅比絕對零度高數萬億分之一開爾文的量子基態。

在此基礎之上，團隊同時操控原子的電子態和運動態，突破性地實現雙原子「超糾纏」。這種狀態下，原子即使相隔遙遠距離，其量子特性仍保持多重關聯。

這是首次在大質量粒子（例如中性原子或離子）實現「超糾纏」（此前僅在光子中實現）。傳統方法主要通過改變原子電子態實現糾纏，而此次實驗首次同時操控原子運動態。

「這種狀態下的量子特性關聯將保持穩定，即使原子被分隔極遠距離。」團隊成員 adam shaw 表示，「就像你和地球另一端朋友不僅會穿同色襪子，還自動保持材質差異。」

普林斯頓大學傑夫・湯普森指出，該技術的糾錯機制與現有量子計算體系具有兼容性。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校雅各布・考維認為「原子運動態將成為量子科學的重要資源」。

研究團隊表示，超糾纏態僅是量子操控應用的起點。「我們才剛剛觸及表面，這項技術未來可能用於構建高密度量子存儲設備，或成為研究未知量子物質的精密模擬器。」