我国研究团队提出实现量子纠缠的新方法

近日，浙江大学和中国科学技术大学的学者联合中美多个研究团队，首次在人工量子系统中合成了反对称自旋交换作用，演示了利用“手征自旋态”制备量子纠缠的新方法。这项研究于22日发表于《自然·物理》杂志。

“手征性是指物体和它的镜像不能重叠。这就好比我们左右手，互为镜面对称，但上下叠放时却不重合。微观物体也有这种特性。”浙江大学物理学系和量子信息交叉研究中心王大伟研究员介绍说。

自旋是微观粒子的基本属性，电子的自旋态有两个。对于人工合成的超导量子比特来说，两个自旋态对应于能量值0和1。这两个值在量子计算中也被看作是比特的二进制数。

自旋之间的相互作用分对称相互作用和反对称相互作用两种。此前，对称自旋交换相互作用已经在人工量子系统里实现，反对称自旋交换作用在人工系统中还很难合成。

在这项研究中，浙江大学王大伟、王浩华等学者在超导量子比特系统中，同时利用量子叠加和自旋的手征性演化方法，合成了反对称自旋交换作用，产生了量子纠缠。

“当多个粒子的集体状态处于不可分解的叠加态时，量子纠缠就出现了。量子纠缠态的特征是相互纠缠的粒子之间‘牵一发而动全身’，当其中一个的状态被测量确定时，其他粒子的状态也就确定了。”王大伟说，该成果将对研究量子磁性、提高多粒子纠缠态制备速度、利用手征自旋态进行量子计算等具有积极意义。

相关论文链接：https://doi.org/10.1038/s41567-018-0400-9