我国科研团队首次实现两个异核原子的量子纠缠

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新华社武汉10月27日电(记者李伟)中国科学院武汉物理与数学研究所课题组利用里德堡原子的偶极-偶极相互作用，成功实现了铷-85原子和铷-87原子的量子纠缠以及基于这两个原子的量子控制门。国际权威学术期刊《物理评论快报》最近发表了这一成果。

理论上，不同粒子之间的量子纠缠广泛存在于各种量子复合系统中。操纵不同粒子之间的纠缠对于模拟和理解强关联多体相互作用系统、分数量子霍尔态和多自旋相互作用系统中的量子相位传输具有重要意义。实现两种不同粒子的量子纠缠是一个基本而关键的步骤。

中国科学院武汉物理与数学研究所研究员展带领的研究团队，在以往异核单原子俘获的基础上，利用480 nm和780 nm激光，将铷原子相干激发到主量子数为79的高里德堡态。

研究人员充分利用铷-85和铷-87光谱频率的差异，实现了原子距离为3.8微米时对单个原子的寻址和完全控制。与相同的原子系统相比，它们实现了更好的串扰抑制、里德堡原子之间更强的偶极-偶极相互作用和更有效的里德堡阻挡。在此基础上，首次实现了异核原子之间的量子控制非门和量子纠缠。

这项工作不仅展示了异核系统在解决和抑制原子间串扰方面的优势，而且推广了多组分原子的量子计算方案，为基于异核里德堡原子系统模拟复杂自旋相互作用模型铺平了道路。这项工作与最初的原子量子门操纵方法相结合，为多组分相互作用系统的量子操纵奠定了基础。