包括通用量子計算機在內(nèi)的量子系統(tǒng)需要大量量子比特,才能充分利用量子物理學(xué)的優(yōu)勢,因此,物理學(xué)家一直希望獲得由更多量子比特組成的糾纏系統(tǒng)。2011年,物理學(xué)家首次將14個可尋址的量子比特糾纏在一起。現(xiàn)在,由奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所(IQOQI)的本·蘭尼恩等領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,首次實現(xiàn)了20量子比特系統(tǒng)內(nèi)受控的多粒子糾纏。
在最新研究中,該團隊使用激光,讓20個鈣原子在離子阱實驗中相互糾纏,并對該系統(tǒng)內(nèi)多粒子糾纏的動態(tài)擴展進行了觀察。蘭尼恩說:“粒子首先兩兩糾纏,通過我們研發(fā)的最新方法,我們可以證明,糾纏進一步擴散到所有相鄰的粒子三聯(lián)體、大多數(shù)四聯(lián)體和幾個五聯(lián)體中。”
最新研究第一作者尼古拉·福瑞斯強調(diào)說:“我們已經(jīng)檢測到很多量子系統(tǒng)(包括超冷氣體)內(nèi)大量粒子之間的糾纏,但最新實驗?zāi)軐ぶ凡⒆x出每個量子比特。因此,它適用于量子模擬或量子信息處理等特定應(yīng)用領(lǐng)域。”
研究團隊希望進一步增加實驗中量子比特的數(shù)量,“我們的中期目標(biāo)是50個粒子,這可以幫助我們解決目前最好的超級計算機也無法破解的問題”。他們還計劃優(yōu)化方法,以檢測更廣泛的多粒子糾纏。
最新研究獲得了奧地利科學(xué)基金FWF和歐盟等機構(gòu)的資助,結(jié)果發(fā)表于最新一期《物理評論X》。
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