中國科學技術大學教授林毅恒團隊與香港中文大學教授袁海東團隊合作，利用離子阱系統的振動模式，在實驗中演示可編程耗散工程方法，成功制備穩態的兩模、三模和五模量子多體糾纏態。7月2日，相關成果發表于《科學進展》。
多模糾纏態作為量子計算、量子通信與量子精密測量等領域的重要資源，如何實現穩定且可擴展的多模糾纏態備受關注。主要難點之一在于量子系統易受環境噪聲干擾，也就是耗散現象，使得傳統制備方法不得不將系統與環境隔離，以減少耗散影響。近年來，實驗和理論研究帶來新思路。研究人員發現在精心設計下，耗散過程能轉化為生成特定量子態的資源，即“耗散工程”，乃至于可以自發產生穩定的目標狀態。然而，此前相關實驗展示局限于單體或兩體系統，多個玻色模式糾纏制備的實驗實現仍然存在顯著挑戰。
此次研究通過對束縛鈣離子鏈的激光精確操控，產生耗散的自旋與多個振動模式之間的耦合，實現特定耗散過程的可控編程。這一操作使得高度糾纏的目標量子態是系統的唯一穩定狀態，同時驅動其他狀態自發的向目標態流動，呈現“自動穩定”的特性，大幅提升了技術的實用性和適用范圍。最終，團隊實現了從初始熱態出發，以超過84%的保真度，確定性的制備出兩模、三模和五模的多體壓縮糾纏態，并進行了全面表征。其中，通過測量模式間的量子關聯，以及應用van Loock–Furusawa不等式等標準判據，驗證了糾纏態的成功制備及其真多體糾纏屬性。
此次研究充分展示了離子阱平臺在連續變量量子信息處理中的獨特潛力。所展示的耗散工程方法具備普適性，未來可被應用于超導電路、冷原子系統、光機械系統等多種物理平臺。隨著量子技術不斷向工程化與系統化邁進，基于耗散的糾纏構建方法將為構建穩定可靠的量子信息處理系統提供有力支撐，在量子計算、多參數測量等研究領域發揮重要作用。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv7838
本文鏈接：中國科大實現多模量子糾纏態的耗散制備http://m.sq15.cn/show-11-23035-0.html
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