朱涵

浙江大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的學(xué)者聯(lián)合中美多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，首次在人工量子系統(tǒng)中合成了反對(duì)稱自旋交換作用，演示了利用“手征自旋態(tài)”制備量子糾纏的新方法。

“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(duì)稱，但上下疊放時(shí)卻不重合。微觀物體也有這種特性?！闭憬髮W(xué)物理學(xué)系和量子信息交叉研究中心王大偉研究員介紹說(shuō)。

自旋是微觀粒子的基本屬性，電子的自旋態(tài)有兩個(gè)。對(duì)于人工合成的超導(dǎo)量子比特來(lái)說(shuō)，兩個(gè)自旋態(tài)對(duì)應(yīng)于能量值0和1。這兩個(gè)值在量子計(jì)算中也被看作是比特的二進(jìn)制數(shù)。

自旋之間的相互作用分對(duì)稱相互作用和反對(duì)稱相互作用兩種。此前，對(duì)稱自旋交換相互作用已經(jīng)在人工量子系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)，反對(duì)稱自旋交換作用在人工系統(tǒng)中還很難合成。

在這項(xiàng)研究中，浙江大學(xué)王大偉、王浩華等學(xué)者在超導(dǎo)量子比特系統(tǒng)中，同時(shí)利用量子疊加和自旋的手征性演化方法，合成了反對(duì)稱自旋交換作用，產(chǎn)生了量子糾纏。

“當(dāng)多個(gè)粒子的集體狀態(tài)處于不可分解的疊加態(tài)時(shí)，量子糾纏就出現(xiàn)了。量子糾纏態(tài)的特征是相互糾纏的粒子之間‘牽一發(fā)而動(dòng)全身，當(dāng)其中一個(gè)的狀態(tài)被測(cè)量確定時(shí)，其他粒子的狀態(tài)也就確定了。”王大偉說(shuō)，該成果將對(duì)研究量子磁性、提高多粒子糾纏態(tài)制備速度、利用手征自旋態(tài)進(jìn)行量子計(jì)算等具有積極意義。