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《科学日报》(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉，该校杜江峰院士团队首次与其合作者合作制备了单原子与单分子之间的量子纠缠态，并通过定量表征确定产生的量子纠缠超过了临界阈值。研究结果最近在网上公布于《自然》。
目前，有许多系统可以用来探索量子传感和量子信息处理的实现。其中，分子作为由多个原子组成的系统，可以旋转和振动，从而带来独特的性质。因此，分子可以处于具有相当大能量跨度的不同量子态，并且对应于这些态之间能量差异的频率可以从接近零达到数百太赫兹(每秒百万次)的光学频率。因此，分子可以作为媒介来匹配和沟通不同频率的不同量子系统，实现复合量子系统和信息处理平台。此外，极性分子之间可以产生长程相互作用，这有利于实现一种新型的量子信息处理平台。这种相关性在量子计算和一些量子精度测量中有着重要的应用。
研究人员利用激光控制，将带电的钙原子和氢化钙分子结合在离子阱系统中，从而制备了它们之间的纠缠态。当钙离子的电子轨道状态处于基态时，分子的旋转也处于低旋转能的总体状态。同时，另一个完全不同的全局状态——可以被“叠加”。前者处于轨道激发态，而相应的分子处于高转动能状态。也可以准备相反的激发配对。基态和激发态可以存储量子信息，类似于二进制“0”和“1”，或者量子位。最后，通过观察不同条件下原子和分子配位的状态关联，所有的信息可以被整合成一个从0到1的值，并且超过0.5的阈值表示纠缠态的出现。实验测得的值在误差范围内远远高于这个阈值，表明产生了纠缠态。
这一成果将在促进未来考虑使用分子进行量子信息处理方面发挥重要作用。
