奧地利科學家實現20量子比特系統內受控多粒子糾纏

據美國每日科學網站報道，奧地利科學家最近在量子糾纏系統領域創下新紀錄：成功實現了20量子比特系統內受控的多粒子糾纏。研究人員在3個、4個和5個量子比特的所有鄰組間檢測到了真正的多粒子糾纏。新進展有望應用於量子模擬或量子信息處理等領域。

包括通用量子計算機在內的量子系統需要大量量子比特，才能充分利用量子物理學的優勢，因此，物理學家一直希望獲得由更多量子比特組成的糾纏系統。2011年，物理學家首次將14個可定址的量子比特糾纏在一起。現在，由奧地利科學院量子光學和量子信息研究所（IQOQI）的本·蘭尼恩等領導的研究小組，首次實現了20量子比特系統內受控的多粒子糾纏。

在最新研究中，該團隊使用激光，讓20個鈣原子在離子阱實驗中相互糾纏，並對該系統內多粒子糾纏的動態擴展進行了觀察。蘭尼恩說：「粒子首先兩兩糾纏，通過我們研發的最新方法，我們可以證明，糾纏進一步擴散到所有相鄰的粒子三聯體、大多數四聯體和幾個五聯體中。」

最新研究第一作者尼古拉·福瑞斯強調說：「我們已經檢測到很多量子系統（包括超冷氣體）內大量粒子之間的糾纏，但最新實驗能定址並讀出每個量子比特。因此，它適用於量子模擬或量子信息處理等特定應用領域。」

研究團隊希望進一步增加實驗中量子比特的數量，「我們的中期目標是50個粒子，這可以幫助我們解決目前最好的超級計算機也無法破解的問題」。他們還計劃優化方法，以檢測更廣泛的多粒子糾纏。

最新研究獲得了奧地利科學基金FWF和歐盟等機構的資助，結果發表於最新一期《物理評論X》。

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