我國學者提出實現量子糾纏新方法

浙江大學和中國科學技術大學的學者聯合中美多個研究團隊，首次在人工量子系統中合成了反對稱自旋交換作用，演示了利用“手征自旋態”制備量子糾纏的新方法。這項研究于22日發表于《自然·物理》雜志。

“手征性是指物體和它的鏡像不能重疊。這就好比我們左右手，互為鏡面對稱，但上下疊放時卻不重合。微觀物體也有這種特性。”浙江大學物理學系和量子信息交叉研究中心王大偉研究員介紹說。

自旋是微觀粒子的基本屬性，電子的自旋態有兩個。對于人工合成的超導量子比特來說，兩個自旋態對應于能量值0和1。這兩個值在量子計算中也被看作是比特的二進制數。

自旋之間的相互作用分對稱相互作用和反對稱相互作用兩種。此前，對稱自旋交換相互作用已經在人工量子系統里實現，反對稱自旋交換作用在人工系統中還很難合成。

在這項研究中，浙江大學王大偉、王浩華等學者在超導量子比特系統中，同時利用量子疊加和自旋的手征性演化方法，合成了反對稱自旋交換作用，產生了量子糾纏。

“當多個粒子的集體狀態處于不可分解的疊加態時，量子糾纏就出現了。量子糾纏態的特征是相互糾纏的粒子之間‘牽一發而動全身’，當其中一個的狀態被測量確定時，其他粒子的狀態也就確定了。”王大偉說，該成果將對研究量子磁性、提高多粒子糾纏態制備速度、利用手征自旋態進行量子計算等具有積極意義。