中國科大成功實現世界上最大的“薛定諤貓”態

　據從中國科學技術大學獲悉，該校微尺度物質科學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，糾纏量子比特數目最高達到10個，刷新了糾纏態制備的世界記錄。

　　量子力學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，如果發生衰變，會觸發機關打碎裝有毒藥的瓶子，貓就會死；如果不發生衰變，貓就存活。根據量子力學理論，由于放射性原子處于衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加，貓就理應處于死貓和活貓的疊加狀態。這只既死又活的貓就是所謂的“薛定諤貓”。
　　盡管“薛定諤貓”態在宏觀世界并不存在，但在微觀量子世界中，科學家可以用光子或原子等制造這樣的狀態。兩個和兩個以上量子比特的“貓態”就是糾纏態。
　　據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。2004年，中國科大在國際上首次成功實現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6個和8個離子的糾纏態，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現，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。實驗小組根據這一發現開展研究，實現了由5個光子極化狀態和空間狀態相干疊加形成的10個量子比特“薛定諤貓”態。
　　該成果發表在今年5月出版的《自然·物理》上。審稿人認為，這是一個“實驗杰作，在光學量子計算和量子度量學方面有著重要的意義”。