中國科大成功實現(xiàn)世界上最大的“薛定諤貓”態(tài)

　據(jù)從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室量子物理與量子信息研究部成功制備出超糾纏光子“薛定諤貓”態(tài)，糾纏量子比特數(shù)目最高達到10個，刷新了糾纏態(tài)制備的世界記錄。

　　量子力學(xué)的奠基人之一薛定諤在1935年提出著名的“薛定諤貓”佯謬：將一只貓關(guān)在裝有少量放射性原子和毒藥的密閉容器里。放射性原子的衰變存在幾率，如果發(fā)生衰變，會觸發(fā)機關(guān)打碎裝有毒藥的瓶子，貓就會死；如果不發(fā)生衰變，貓就存活。根據(jù)量子力學(xué)理論，由于放射性原子處于衰變和沒有衰變兩種狀態(tài)的疊加，貓就理應(yīng)處于死貓和活貓的疊加狀態(tài)。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。
　　盡管“薛定諤貓”態(tài)在宏觀世界并不存在，但在微觀量子世界中，科學(xué)家可以用光子或原子等制造這樣的狀態(tài)。兩個和兩個以上量子比特的“貓態(tài)”就是糾纏態(tài)。
　　據(jù)該研究小組陳增兵教授介紹，量子糾纏是研制具有超級計算能力的量子計算機和絕對保密的量子通訊的基礎(chǔ)。2004年，中國科大在國際上首次成功實現(xiàn)5光子糾纏的操縱。2005年底，美國和奧地利的研究人員宣布實現(xiàn)6個和8個離子的糾纏態(tài)，并且一直保持著這個記錄。
　　中國科大潘建偉、陳增兵、彭承志等研究人員發(fā)現(xiàn)，光子具有多種量子自由度，每個量子自由度在合適的條件下都有可能當作一個量子比特，理論上這些不同的自由度之間也可以形成糾纏，即所謂的“超糾纏”——某個光子的兩個自由度可以同時與另外某個光子的兩個自由度糾纏起來，從而可以把一個光子當成兩個量子比特用。實驗小組根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)開展研究，實現(xiàn)了由5個光子極化狀態(tài)和空間狀態(tài)相干疊加形成的10個量子比特“薛定諤貓”態(tài)。
　　該成果發(fā)表在今年5月出版的《自然·物理》上。審稿人認為，這是一個“實驗杰作，在光學(xué)量子計算和量子度量學(xué)方面有著重要的意義”。