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中国科学院团队创新突破:非厄米体系助力量子纠缠制备提速

时间:2026-06-14 05:20:24来源:ITBEAR编辑:快讯

量子纠缠作为量子计算、通信与传感领域的核心资源,其制备效率一直是制约技术发展的关键瓶颈。传统厄米量子系统中,量子比特间的耦合强度决定了纠缠生成速度,这一限制长期困扰着科研人员。近期,一项突破性实验成果为这一难题提供了全新解决方案——通过引入可控耗散机制,科研团队首次在非厄米体系中实现了纠缠生成的显著加速。

实验由精密测量领域科研团队主导,联合多所高校共同完成。研究团队采用两枚钙-40离子构建线性Paul阱系统,将量子信息编码于离子的基态与亚稳态能级。通过729纳米激光驱动量子比特相干跃迁,同时利用854纳米激光开辟可调耗散通道,使|1⟩态耦合至短寿命激发态。双色激光场的协同作用,实现了两离子间的有效相互作用调控。

实验数据显示,在纯相干相互作用条件下,系统耦合强度为2π×625赫兹,制备Bell态需200微秒。当引入三组逐步逼近奇异点的参数后,纠缠制备时间分别缩短至177微秒、155微秒和132微秒,加速效率达1.52倍。这种加速现象源于可控耗散将系统参数调整至奇异点附近,引发希尔伯特空间几何畸变,为量子态演化开辟了"捷径"。

研究同时揭示了加速机制的双刃剑效应:纠缠生成速度与系统保真度存在权衡关系。当加速效率提升时,量子态泄漏至计算子空间外的概率相应增加。为平衡效率与可靠性,团队通过宇称振荡测量验证了所制备纠缠态仍保持高保真度,证实了非厄米加速方案的实际可行性。

该成果颠覆了传统认知——过去被视为干扰因素的耗散效应,经精确设计后反而成为可控资源。这项发表于权威期刊的研究首次在可编程量子系统中证实,非厄米体系能够突破经典量子速度极限,为量子技术发展开辟了全新路径。实验装置示意图与关键数据图表已随论文公开,为后续研究提供了重要参考。

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