我国首次实现异核原子量子纠缠

新华社武汉10月27日电 中国科学院武汉物理与数学研究所研究团队利用里德堡态原子的偶极-偶极相互作用，成功实现了一个铷-85原子和一个铷-87原子的量子纠缠和基于这两个原子的量子受控非门。国际权威学术期刊《物理评论快报》近日发表这一成果。

理论推测，不同粒子间的量子纠缠广泛存在于各种量子复合体系。操控不同粒子间的纠缠对于模拟和理解强关联的多体相互作用体系、分数量子霍尔态以及多自旋相互作用体系中量子位相的传输等，都有着非常重要的意义。而实验实现两个不同种粒子的量子纠缠是基础且关键的一步。

中国科学院武汉物理与数学研究所詹明生研究员领导的研究团队，在前期完成的异核单原子囚禁的基础上，利用480纳米和780纳米的激光将铷原子相干激发到了到主量子数为79的高里德堡态。

科研人员充分利用铷-85和铷-87在光谱频率上的差别，在原子间距在3.8微米时依然实现了对单个原子的寻址及完备操控。相比同种原子体系，他们实现了更为优越的串扰抑制，更强的里德堡态原子间的偶极-偶极相互作用和更高效的里德堡阻塞。在此基础上，首次实现了异核原子间的量子受控非门和量子纠缠。

这项工作不仅展示了异核体系在寻址和抑制原子间操作串扰方面的优势，推进了多组份原子的量子计算方案，而且为基于异核里德堡原子体系模拟复杂自旋相互作用模型铺平了道路。该工作结合原有的同种原子量子门操控手段奠定了多组份相互作用体系量子操控的基础。

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