中國(guó)科大成功實(shí)現(xiàn)世界上最大的“薛定諤貓”態(tài)

記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室量子物理與量子信息研究部成功制備出超糾纏光子“薛定諤貓”態(tài)，糾纏量子比特?cái)?shù)目最高達(dá)到10個(gè)，刷新了糾纏態(tài)制備的世界記錄。

盡管“薛定諤貓”態(tài)在宏觀世界并不存在，但在微觀量子世界中，科學(xué)家可以用光子或原子等制造這樣的狀態(tài)。兩個(gè)和兩個(gè)以上量子比特的“貓態(tài)”就是糾纏態(tài)。量子糾纏是研制具有超級(jí)計(jì)算能力的量子計(jì)算機(jī)和絕對(duì)保密的量子通訊的基礎(chǔ)。2004年，中國(guó)科大在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)5光子糾纏的操縱。2005年底，美國(guó)和奧地利的研究人員宣布實(shí)現(xiàn)6個(gè)和8個(gè)離子的糾纏態(tài)，并且一直保持著這個(gè)記錄。

中國(guó)科大潘建偉、陳增兵、彭承志等研究人員發(fā)現(xiàn)，光子具有多種量子自由度，每個(gè)量子自由度在合適的條件下都有可能當(dāng)作一個(gè)量子比特，理論上這些不同的自由度之間也可以形成糾纏，即所謂的“超糾纏”——某個(gè)光子的兩個(gè)自由度可以同時(shí)與另外某個(gè)光子的兩個(gè)自由度糾纏起來(lái)，從而可以把一個(gè)光子當(dāng)成兩個(gè)量子比特用。實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)開(kāi)展研究，實(shí)現(xiàn)了由5個(gè)光子極化狀態(tài)和空間狀態(tài)相干疊加形成的10個(gè)量子比特“薛定諤貓”態(tài)。

該成果發(fā)表在今年5月出版的《自然·物理》上。審稿人認(rèn)為，這是一個(gè)“實(shí)驗(yàn)杰作，在光學(xué)量子計(jì)算和量子度量學(xué)方面有著重要的意義”。