美國加州理工學(xué)院的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)在量子科技領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。物理學(xué)教授Manuel Endres領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，利用“光鑷”技術(shù)——一種基于激光的精密操控工具，成功地在超冷原子體系中首次實(shí)現(xiàn)了“超糾纏”量子態(tài)。

這項(xiàng)成果已于近期在《科學(xué)》雜志上發(fā)表，其DOI號為10.1126/science.adn2618。研究不僅展示了量子操控技術(shù)的新境界，也為量子計(jì)算的發(fā)展開辟了新的可能性。

實(shí)驗(yàn)中，Endres團(tuán)隊(duì)首先將鍶原子冷卻至接近絕對零度（-273.15℃）的極低溫度。隨后，他們利用39束定制激光束（即“光鑷”）逐個(gè)捕獲這些原子，構(gòu)建出一個(gè)有序的原子陣列。通過特殊激光識別系統(tǒng)，科研人員能夠識別出溫度未達(dá)標(biāo)的原子，并進(jìn)行二次冷卻或剔除。經(jīng)過這一流程，陣列中99%的原子都達(dá)到了僅比絕對零度高數(shù)萬億分之一開爾文的量子基態(tài)。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步操控原子的電子態(tài)和運(yùn)動(dòng)態(tài)，成功實(shí)現(xiàn)了雙原子的“超糾纏”狀態(tài)。這種狀態(tài)下，即使原子之間相隔遙遠(yuǎn)的距離，它們的量子特性仍然保持著多重關(guān)聯(lián)。這是首次在大質(zhì)量粒子（如中性原子或離子）中實(shí)現(xiàn)“超糾纏”，此前這一狀態(tài)僅在光子中得以實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)方法主要通過改變原子的電子態(tài)來實(shí)現(xiàn)糾纏，而此次實(shí)驗(yàn)則首次同時(shí)操控了原子的運(yùn)動(dòng)態(tài)。團(tuán)隊(duì)成員Adam Shaw形象地比喻說：“在這種狀態(tài)下，原子之間的量子特性關(guān)聯(lián)將保持穩(wěn)定，即使它們被分隔在極遠(yuǎn)的距離上。這就像你和地球另一端的朋友，不僅會(huì)穿同色的襪子，還會(huì)自動(dòng)保持材質(zhì)的差異。”

對于這一突破性成果，普林斯頓大學(xué)的杰夫·湯普森指出，該技術(shù)的糾錯(cuò)機(jī)制與現(xiàn)有的量子計(jì)算體系具有兼容性。伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的雅各布·考維也認(rèn)為，“原子運(yùn)動(dòng)態(tài)將成為量子科學(xué)的重要資源”。

Endres團(tuán)隊(duì)表示，超糾纏態(tài)只是量子操控應(yīng)用的起點(diǎn)。他們相信，這一技術(shù)未來有望用于構(gòu)建高密度的量子存儲(chǔ)設(shè)備，或成為研究未知量子物質(zhì)的精密模擬器。這一發(fā)現(xiàn)不僅為量子計(jì)算的發(fā)展提供了新的思路，也為量子科學(xué)的深入研究開辟了新的方向。

隨著量子科技的不斷發(fā)展，這一突破性成果無疑將為未來的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新帶來深遠(yuǎn)的影響。