首次實現分子間的糾纏

[本刊訊] 美國普林斯頓大學團隊和哈佛大學團隊分別在可重構光鑷陣列中首次實現了分子間的糾纏，相關研究成果均于2023年12月7日發表在《科學》（Science）周刊上。

所謂量子糾纏，指的是兩個或更多物體之間所具有的一種任何經典物理理論都無法描述的奇特關聯。量子糾纏不僅挑戰了經典物理中的局域實在性觀念，促使人們重新思考物理世界的本質，它還是量子信息領域的重要資源，是量子計算、量子通信和量子精密測量的重要基礎。人們已經在光子、原子、超導等體系中實現了量子糾纏。

分子的結構更復雜，具有更豐富的自由度和能態，可以為量子模擬、量子信息處理提供更多可能性。但正因為其復雜性，在單量子水平上調控分子的量子狀態面臨著巨大挑戰。

將復雜的分子冷卻到足夠低的溫度，是實現分子精確量子調控的基礎，近10年來，科學家們在分子冷卻上取得重要突破，為實現分子的量子糾纏奠定了實驗基礎。在最新的工作中，兩個研究團隊都將CaF分子束縛在光鑷組成的可重構一維陣列中，并利用微波傳輸和光泵浦技術將分子的內態調控為單一量子態。在此基礎上，利用分子對之間的遠程電偶極相互作用成功構建出一種重要的糾纏量子態——貝爾態。

控制單個分子的量子狀態并實現分子間的量子糾纏，這一重要進展給量子信息科學提供了新工具，為未來基于分子系統的量子平臺鋪平了道路。

（王晉嵐）