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我校理学院教师在Nature子刊发表高水平论文
作者: 来源:理学院 时间:2020-05-20 点击量:8389

       近日,我校理学院量子精密测量团队孔嘉教授在量子精密测量领域取得重要进展,以我校为第一作者单位在Nature 子刊《Nature Communications》上发表题为“Measurement-induced, spatially-extended entanglement in a hot, strongly- interacting atomic system”的研究论文(Nature Communications 11:2415 (2020),DOI: 10.1038/s41467-020-15899-1)。

       量子纠缠效应是量子技术的核心,可以退去微观粒子(如电子或原子)的个体独立性,并在彼此间建立起良好的关联性,在宏观量子现象中起着重要作用。然而量子纠缠态极其脆弱,任何微弱的环境扰动都可以破坏掉纠缠特性。通常纠缠相关的研究都选择在低温下开展,以隔离外界环境的扰动,却也限制了纠缠的应用。例如,目前最灵敏的原子磁力计是以无序、快速碰撞的原子气体为传感介质,其工作环境大约190度,纠缠和压缩等量子特性是否能够在该介质中存活还未可知。在该研究中,孔嘉教授等人在该炽热、无序原子气体中成功制备并观测到了前所未有的大尺度原子纠缠态,纠缠原子的数目高达1013,刷新历史记录。这与高灵敏的原子磁力计所采用的传感介质和工作环境完全相同,证实了纠缠态可用于高温的量子传感和精密测量。

该研究在极弱磁场的超灵敏测量方面极具应用潜力,有望在量子计算、量子通信和量子传感(例如引力波探测)方面获得广泛应用。正如巴塞罗那光子科学研究所(ICFO)的 Morgan Mitchell教授所言:“这一结果令人惊讶,与我们通常对纠缠的期望完全相反。” 他补充说到,“我们希望这种大尺度的纠缠态能够提升传感器的灵敏度,包括在大脑成像、自动驾驶汽车以及暗物质探测等应用中实现更好的传感性能。”

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纠缠原子云的示意图,其中黄蓝线条表示一对原子间的纠缠。图片版权:? ICFO 

孔嘉教授是理学院全职引进的高层次人才。近年来,以陆晓铭教授、孔嘉教授领衔的量子精密测量团队在量子成像、量子通信、量子放大器等方面连续取得多项重要进展,在npj Quantum Information,Physical Review A,Physical Review Applied等物理类顶级期刊上发表多篇重要研究成果。



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