中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉，苑震生等從理論上提出并實驗實現(xiàn)原子深度冷卻新機制的基礎(chǔ)上，并初次實現(xiàn)了光晶格中1250對原子高保真糾纏態(tài)的同步制備，為基于超冷原子光晶格的規(guī)?；孔佑嬎闩c模擬奠定了基礎(chǔ)。近日，學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志以“首發(fā)”的形式在線發(fā)表了研究成果，審稿人給予了很高的評價。多級泵

量子糾纏是量子計算的核心資源。量子計算的能力將隨著糾纏位數(shù)的增加而呈指數(shù)增長。因此，同時制備高質(zhì)量的糾纏粒子對是實現(xiàn)大規(guī)模糾纏態(tài)的主要條件。但是，由于糾纏對的品質(zhì)和量子邏輯門的操縱精度，人們目前可以準備的最大糾纏態(tài)距離實用化的量子計算和模擬所需的糾纏比特數(shù)和保真度還有很大差距。隔膜泵

光晶格超冷原子比特和超導(dǎo)比特具有良好的可擴展性和高精度的量子可操縱性，并且最有可能成為第一個實現(xiàn)大規(guī)模量子糾纏的系統(tǒng)。研究團隊首先提出了一種新的制冷機制，該機制使用交錯的晶格結(jié)構(gòu)將處于絕緣狀態(tài)的冷原子浸入超流體狀態(tài)。通過絕緣狀態(tài)和超流體狀態(tài)之間原子和熵的有效交換，系統(tǒng)中的熱量主要以超流體低能激發(fā)的形式存儲，然后通過精確的控制手段去除超流體狀態(tài)，從而獲得具有低熵的完美填充晶格。該實驗實現(xiàn)了這種冷卻過程，該過程在冷卻后將系統(tǒng)的熵降低了65倍，并達到了創(chuàng)紀錄的低熵，從而使晶格中的原子填充率大大提高到99.9％以上。在此基礎(chǔ)上，他們開發(fā)出了兩原子比特的高速糾纏，獲得了1250對糾纏原子，其糾纏保真度為99.3％。油桶泵

在此基礎(chǔ)上，研究團隊將通過連接多對糾纏的原子來準備數(shù)十至數(shù)百個原子位的糾纏態(tài)，用以開展單向量子計算和復(fù)雜強關(guān)聯(lián)多體系統(tǒng)量子模擬研究。同時，這項工作中的新制冷技術(shù)將有助于過冷費米子系統(tǒng)的深度冷卻，使系統(tǒng)達到模擬高溫超導(dǎo)物理機制的苛刻溫度區(qū)域。研究成果將大大促進量子計算和模擬領(lǐng)域的發(fā)展。潛水泵