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光明晚报南京5月29日电（记者常河通信员杨凡）关于量子纠缠，科学家们研究对象多是光子。记者近日从中国科技学院据悉，最新的研究表明，经过调控，分子尺度也可以出现量子纠缠现象。中科院微观磁共振重点实验室成员林毅恒院士与俄罗斯国家标准技术研究所合作，在离子阱体系实现带电原子和带电分子的联合调控，首次制备了单原子和单分子之间的量子纠缠态，但是通过定量表征手段，确定形成的量子纠缠超过临界阀值。该研究成果近期在线发表在《自然》上。这项成果对于未来借助分子进行量子信息处理有重要助力作用。
分子作为多个原子组成的系统，原子集团可以转动和发生震动，由此带来奇特的属性。诸如，类比陀螺的转动和使用弹簧联接的小球震动，分子可以有不同转动角速率和角度以及震动模式，这种精典的化学量可以通过量子化形成量子状态。研究发觉，分子可以作为媒介量子纠缠通讯，用于匹配和沟通频率迥异的不同量子系统，实现复合的量子体系和信息处理平台。
在研究中，科学家通过在离子阱体系禁锢带电的钙原子和溴化钙分子，使用激光调控制备出它们之间的纠缠态。这项研究工作结合了近些年来发展的多项重要技术，包括借助带电原子和分子的电互相作用实现信息的传递，可以在不遗失分子的情况下借助原子间接读出其信息；使用红外的激光实现分子转动态的高精度调控等技术。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（能级），但是冷却她们的运动到接近量子的极限。随即使用激光作用在单个分子上，制备出转动维度高低能量的叠加状态，再通过一系列复杂的激光脉冲序列，形成所需的量子关联——纠缠态。通过观察不怜悯况下原子和分子协同的状态关联，可以将所有信息整合成一个范围在0到1之间的值量子纠缠通讯，超过0.5的阀值即表示纠缠态的出现。实验中测得的数值在偏差范围内远高出这个阀值，表明纠缠态的形成。
论文的第一完成单位是中科院教授、中科大副院长杜江峰领导的中科院微观磁共振重点实验室。该实验室专注于载流子科学技术及其应用的实验研究，具有国际著名度的实验室。自主研制了一系列先进的载流子实验方式技术和实验武器，将载流子调控的灵敏度和帧率提高到国际领先水平，在与信息科学、生命科学和基础数学的前沿交叉研究中取得了具有重要国际影响的研究成果。该室从2000年起仍然从事载流子相关的量子估算研究，保持着使用量子算法完成最大整数的质质数分解、室温固态体系最高精度量子逻辑门控制等世界纪录。
《光明晚报》（2020年05月30日04版）