中國科學技術大學潘建偉院士及其同事在國際上首次實現對光晶格中超冷原子自旋比特糾纏態(tài)的產生、操控和探測，向基于超冷原子的可擴展量子計算和量子模擬邁出了重要一步。國際權威學術期刊《自然·物理學》日前以研究長文的形式報道了這項重要研究成果。

近十幾年來，已有很多實驗演示了操控多個量子比特進行信息處理的可行性。但迄今這些實驗中所能操控的糾纏態(tài)的比特數僅在十個左右，而未來實用化的量子計算體系需要同時操控幾十乃至上百個量子比特。

隨著近年來超冷原子量子調控技術的發(fā)展，囚禁在光晶格中的超冷原子成為解決這個關鍵問題的理想體系之一。中科大研究團隊與德國海德堡大學合作，首先把超冷銣原子的玻色—愛因斯坦凝聚態(tài)裝載到三維光晶格中的一層，進一步蒸發(fā)冷卻原子到低于10納開（比零下273.15攝氏度高1億分之一攝氏度）的超低溫，并實現了這層二維晶格中的超流態(tài)到莫特絕緣態(tài)的量子相變，從而獲得了每個格點上只有一個原子的人工晶體。他們創(chuàng)造性地開發(fā)出具有自旋依賴特性的超晶格系統(tǒng)，形成了一系列并行的原子對，并且在原子對所在的格點間用光場產生有效磁場梯度，結合微波場，實現了對超晶格中左右格點及兩種原子自旋等自由度的高保真度量子調控。他們還開發(fā)了光學分辨約為1微米的超冷原子顯微鏡，對這層晶格中的原子進行高分辨原位成像。

通過以上關鍵實驗技術的突破，光晶格中超冷原子量子調控能力獲得大幅提升，研究團隊首次在光晶格中并行制備并測控了約600對超冷原子比特糾纏對，邁出了面向可升級量子計算的重要一步。（記者 吳長鋒 通訊員 楊保國）

中科大新方法或升級量子計算

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