科技日報記者 張佳欣
英國杜倫大學研究人員首次利用精確控制的光學陷阱，即“魔法波長光鑷”，創造了一個高度穩定的環境，成功實現了分子間的長時間量子糾纏，為研究量子計算、傳感和基礎物理學開辟了新途徑。這一突破是量子科學領域一系列進展中的最新成果，標志著在利用分子開發復雜量子技術方面的重大進步。
量子糾纏示意圖。圖片來源：NASA官網
量子糾纏是一種量子力學基本現象，其中兩個粒子相互關聯，一個粒子的狀態會直接影響另一個粒子的狀態，無論它們之間的距離有多遠。這一現象是量子計算和其他先進量子技術的核心。科學家此前已在原子層面實現了糾纏，但在更復雜的分子層面實現糾纏，則是一次重大進步。這是因為分子擁有更復雜的結構和特性，比如振動和旋轉，這些特性在高級量子應用中具有潛在價值。
研究人員表示，這一成果凸顯了人們對單個分子的卓越控制能力。量子糾纏非常脆弱，但他們能夠利用極其微弱的相互作用，使兩個分子糾纏在一起，并在接近一秒鐘的時間內保持糾纏。
實驗成功得益于創造一個穩定環境，該環境能在長時間內保持糾纏分子的相干性。通過使用“光鑷”中特別調節的激光，研究人員能以前所未有的精度控制分子。
此次實現了極高的糾纏保真度，達到了92%以上水平，如果考慮到可糾正的錯誤，保真度甚至更高。分子糾纏的穩定性，對于需要長時間測量和存儲量子信息的應用至關重要。
該研究展示了分子作為下一代量子技術構建單元的巨大潛力。能長時間保持的分子糾纏可用于構建量子計算機或精密量子傳感器，幫助理解復雜材料的量子性質。此外，還可改善量子傳感中的精密測量，模擬復雜量子材料，甚至帶來新的量子計算形式。
此外，該結果還將推動“量子存儲器”的開發，即能長時間存儲量子信息的設備。這對于先進的量子網絡極為關鍵。
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