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提要 在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：91121005，91421305等）的資助下,，清華大學(xué)物理系尤力教授與鄭盟錕助理教授領(lǐng)導(dǎo)的冷原子研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次利用原子玻色-愛(ài)因斯坦凝聚體中的量子相變確定性地制備出對(duì)精密測(cè)量具有重要意義的量子糾纏態(tài)。有關(guān)研究成果以“Deterministic entanglement generation from driving through quantum phase transitions”（通過(guò)量子相變確定性產(chǎn)生量子糾纏）為題于2017年2月10日發(fā)表在Science上,。 S C I E N C E DETAILS 科 學(xué)  量子糾纏既是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算和量子模擬的重要資源,，也有助于實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典干涉儀（如引力波探測(cè)的光學(xué)干涉儀LIGO）的測(cè)量精度極限。自20世紀(jì)90年代量子信息研究興起以來(lái),，實(shí)現(xiàn)多粒子量子糾纏一直是量子物理實(shí)驗(yàn)研究的一大追求,。量子糾纏態(tài)已經(jīng)在核自旋、離子,、光子和超導(dǎo)量子體系等物理系統(tǒng)中得到實(shí)現(xiàn),，但是這些系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的糾纏態(tài)最多只包含十個(gè)左右的粒子或等同自由度的粒子。利用冷原子體系能夠制備更大的糾纏態(tài),，可是以往的制備方式有很大的隨機(jī)性,。 清華大學(xué)物理系的冷原子研究團(tuán)隊(duì)近來(lái)取得了重大進(jìn)展,。他們通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中兩種相互作用的相對(duì)大小，誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)生量子相變,，從而實(shí)現(xiàn)了大粒子數(shù)量子糾纏態(tài)的確定性制備,。目前，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能在每40秒內(nèi)確定性地制備一個(gè)約10000個(gè)原子組成的糾纏雙數(shù)態(tài),，從非糾纏的初態(tài)到糾纏的末態(tài)的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)96±2%,。通過(guò)對(duì)比量子測(cè)量結(jié)果和多粒子糾纏判據(jù)，可以以超過(guò)68.3%的置信度確證他們產(chǎn)生的雙數(shù)態(tài)含有近千個(gè)原子（910個(gè)）的糾纏,。不論是在量子噪聲的壓縮系數(shù)上或者是在多粒子量子相干性上,，他們所制備的糾纏態(tài)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平。該工作首次展示了量子相變可以作為制備多體量子糾纏態(tài)的有效手段,。  圖 實(shí)驗(yàn)原理與結(jié)果,。 （a）自旋1的旋量BEC基態(tài)取決于單原子內(nèi)態(tài)的二階塞曼能移（q）和凝聚體中自旋交換相互作用強(qiáng)度（c2）的相對(duì)大小，依次出現(xiàn)Polar（P）,、Broken-axis symmetry（BA）,、Twin-Fock（TF）相。根據(jù)量子絕熱定理,，從P相的基態(tài)出發(fā),，通過(guò)改變q將系統(tǒng)從P相絕熱掃到TF相，基態(tài)原子凝聚體將演化為糾纏的雙數(shù)態(tài),。 （b）實(shí)驗(yàn)觀察到的不同自旋分量的原子吸收成像圖,，它給出了線性掃描q時(shí)BEC在各個(gè)內(nèi)態(tài)上的分布隨時(shí)間的變化。 來(lái)源 / 數(shù)理科學(xué)部 作者 / 倪培根 張守著 責(zé)編 / 安卡 校對(duì)/ 張浩 能量書(shū)法研究余澤平 |
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