量子耗散可产生持续稳定纠缠 为制造量子纠缠提供了一种全新的方法

伤我心太深

常丽君） (科技日报)

本报讯量子耗散是指在量子开系统中，物体与环境发生能量交换或信息交流，导致相干性退失，因此，两个物体要发生纠缠，一般要让它们和外界环境的相互作用尽可能地小。据美国物理学家组织网近日报道，丹麦歌本哈根大学物理学家通过实验证明，量子耗散能在两个宏观物体之间形成持续稳定的量子纠缠，该发现为制造量子纠缠提供了一种全新的方法。相关论文发表在最近出版的《物理评论快报》上。
哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究院的尤金·波里克教授和同事多年来一直在研究各种量子纠缠。他们曾经预测，耗散在两个系统中很常见，且能驱使它们形成纠缠状态。在最新实验中，他们结合了耗散机制和持续测量方法，让含有1万亿个铯原子的两团铯气体在室温下保持稳定纠缠达1个小时。
实验中，研究人员将两团铯放入两个2.2立方厘米的容器中，容器置于真空极化磁场中，相距0.5米。通过控制磁场并用激光作为“光泵”来吸取原子，在两团原子的整体系统中形成了耗散。“此前的研究中，耗散是每团原子独立发生的过程。而我们的研究把耗散设计成两团原子系统共同的过程。”波里克说。
波里克解释说：“产生量子叠加和纠缠的共同特征是，系统的最终状态具有不确定性，有两个或更多结果，无法判断它们倒向何种结果。在我们为两团原子系统设计的耗散环境下，也无法确定导致耗散的光子是从哪一团原子发射出来的。这种两个系统的量子相干有两个耗散路径，是形成纠缠的关键因素。”
在以前的实验中，他们曾让一种半稳定的纠缠状态持续了0.015秒，加上“光泵”以后，虽然这一过程是非连续的，但却能将纠缠时间延长0.04秒。最后，他们将持续测量结果和耗散过程结合在一起，在室温下能生成稳定的纠缠状态达1个小时。
“这种纠缠状态随时都能产生，对一些需要用到复杂纠缠的网络而言，比以相干为基础的方法更有优势。”波里克说，“从理论上来说，耗散产生的纠缠能存在任意长时间，也不需要给系统准备一个特殊的输入状态。这种方法使形成远距离、高稳定的纠缠状态成为可能，在量子信息协议中更有优势。”
此外，利用耗散而不是相干来产生量子纠缠，代表了该领域一个观念上的变化。波里克说：“我们第一次证明了纯粹的耗散纠缠，这在量子信息处理和其他领域都具有重要应用价值。更重要的是我们迈出了第一步，证明了如何通过耗散来生成纠缠，能帮助更多科学家利用耗散机制来研究量子计算和量子通讯。”
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