量子耗散可產生持續穩定糾纏

　　量子耗散是指在量子開系統中，物體與環境發生能量交換或信息交流，導致相干性退失，因此，兩個物體要發生糾纏，一般要讓它們和外界環境的相互作用盡可能地小。據美國物理學家組織網近日報道，丹麥歌本哈根大學物理學家通過實驗證明，量子耗散能在兩個宏觀物體之間形成持續穩定的量子糾纏，該發現為制造量子糾纏提供了一種全新的方法。相關論文發表在最近出版的《物理評論快報》上。

　　哥本哈根大學尼爾斯·波爾研究院的尤金·波里克教授和同事多年來一直在研究各種量子糾纏。他們曾經預測，耗散在兩個系統中很常見，且能驅使它們形成糾纏狀態。在最新實驗中，他們結合了耗散機制和持續測量方法，讓含有1萬億個銫原子的兩團銫氣體在室溫下保持穩定糾纏達1個小時。

　　實驗中，研究人員將兩團銫放入兩個2.2立方厘米的容器中，容器置于真空極化磁場中，相距0.5米。通過控制磁場并用激光作為“光泵”來吸取原子，在兩團原子的整體系統中形成了耗散。“此前的研究中，耗散是每團原子獨立發生的過程。而我們的研究把耗散設計成兩團原子系統共同的過程。”波里克說。

　　波里克解釋說：“產生量子疊加和糾纏的共同特征是，系統的最終狀態具有不確定性，有兩個或更多結果，無法判斷它們倒向何種結果。在我們為兩團原子系統設計的耗散環境下，也無法確定導致耗散的光子是從哪一團原子發射出來的。這種兩個系統的量子相干有兩個耗散路徑，是形成糾纏的關鍵因素。”

　　在以前的實驗中，他們曾讓一種半穩定的糾纏狀態持續了0.015秒，加上“光泵”以后，雖然這一過程是非連續的，但卻能將糾纏時間延長0.04秒。最后，他們將持續測量結果和耗散過程結合在一起，在室溫下能生成穩定的糾纏狀態達1個小時。

　　“這種糾纏狀態隨時都能產生，對一些需要用到復雜糾纏的網絡而言，比以相干為基礎的方法更有優勢。”波里克說，“從理論上來說，耗散產生的糾纏能存在任意長時間，也不需要給系統準備一個特殊的輸入狀態。這種方法使形成遠距離、高穩定的糾纏狀態成為可能，在量子信息協議中更有優勢。”

　　此外，利用耗散而不是相干來產生量子糾纏，代表了該領域一個觀念上的變化。波里克說：“我們第一次證明了純粹的耗散糾纏，這在量子信息處理和其他領域都具有重要應用價值。更重要的是我們邁出了第一步，證明了如何通過耗散來生成糾纏，能幫助更多科學家利用耗散機制來研究量子計算和量子通訊。”