科学家首次实现超冷原子“超纠缠”

it之家 5 月 25 日消息，美国加州理工学院物理学教授 manuel endres 团队通过“光镊”（基于激光的镊子）对单个原子进行精细控制，首次在超冷原子体系中实现 "超纠缠" 量子态。

相关研究成果已于 5 月 22 日发表于在《科学》上（it之家附 doi: 10.1126 / science.adn2618），展示了量子操控技术的新高度，或为量子计算开辟新路径。

研究团队将锶原子冷却至接近绝对零度（-273.15℃）后，使用 39 束定制激光束（光镊）逐个捕获原子，构建出规整阵列。然后，科研人员通过特殊激光识别系统检测出温度不达标的原子，并进行二次冷却或剔除。经此流程，阵列中 99% 的原子达到仅比绝对零度高数万亿分之一开尔文的量子基态。

在此基础之上，团队同时操控原子的电子态和运动态，突破性地实现双原子“超纠缠”。这种状态下，原子即使相隔遥远距离，其量子特性仍保持多重关联。

这是首次在大质量粒子（例如中性原子或离子）实现“超纠缠”（此前仅在光子中实现）。传统方法主要通过改变原子电子态实现纠缠，而此次实验首次同时操控原子运动态。

“这种状态下的量子特性关联将保持稳定，即使原子被分隔极远距离。”团队成员 adam shaw 表示，“就像你和地球另一端朋友不仅会穿同色袜子，还自动保持材质差异。”

普林斯顿大学杰夫・汤普森指出，该技术的纠错机制与现有量子计算体系具有兼容性。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校雅各布・考维认为“原子运动态将成为量子科学的重要资源”。

研究团队表示，超纠缠态仅是量子操控应用的起点。“我们才刚刚触及表面，这项技术未来可能用于构建高密度量子存储设备，或成为研究未知量子物质的精密模拟器。”