摘要：在不断发展的量子物理领域，量子纠缠现象被认为是最引人入胜和神秘的现象之一。最近，杜兰大学的研究团队在《自然》期刊上发表了一篇重要论文，题为《Long-lived entanglement of molecules in magic-wavelength opt

在不断发展的量子物理领域，量子纠缠现象被认为是最引人入胜和神秘的现象之一。最近，杜兰大学的研究团队在《自然》期刊上发表了一篇重要论文，题为《Long-lived entanglement of molecules in magic-wavelength optical tweezers》。这项研究不仅展示了实现分子间长寿命纠缠的可行性，还为量子技术的许多进步铺平了道路。

要理解这项研究的重要性，首先需要了解什么是量子纠缠。量子纠缠是量子力学的一个基本方面，其中两个或多个粒子的状态变得如此紧密相连，以至于一个粒子的状态不能独立于其他粒子的状态来描述。即使粒子之间相隔遥远的距离，这种连接也会持续存在，导致爱因斯坦所谓的“幽灵般的远距作用”。

纠缠对量子计算、量子通信和量子传感有深远的影响，因为它能够创建高度相关的量子态，这些态可以以经典系统无法实现的方式处理和传输信息。

在杜兰大学团队进行的研究中，魔法波长光镊起到了关键作用。光镊是高度聚焦的激光束，可以极高精度地捕捉和操控微观粒子，如原子和分子。通过将这些激光的波长精确调谐到特定值（称为“魔法波长”），研究人员可以创造出一种不同内部状态的分子经历相同光学势的条件。这有助于最大限度地减少差分光移和其他去相干效应，从而提高量子态的稳定性和相干性。

实现长寿命纠缠的主要挑战在于维持长时间的相干性。分子与原子不同，具有包括振动和旋转在内的复杂内部结构。这些附加自由度会引入噪声和去相干，使得维持稳定的纠缠变得困难。

研究团队通过使用魔法波长光镊，以前所未有的精度捕捉和控制分子，克服了这些挑战。通过精确调整激光参数并采用复杂的错误校正技术，他们成功地实现了纠缠保真度超过92%。这种高保真度结合错误校正，使得纠缠可以保持比以往更长的时间。

实现长寿命的分子纠缠为量子技术的进步打开了许多可能性。以下是一些关键领域，这一突破可能会产生重大影响：

量子计算：分子具有丰富的内部结构，可以以更复杂且可能更强大的方式编码和处理量子信息。长寿命的分子纠缠可能促进更稳定和可扩展的量子计算机的发展。

量子通信：纠缠分子可以用于创建高度安全的通信通道，利用量子密码术原理。维持长时间的纠缠提高了量子密钥分配系统的实用性。

量子传感：依赖于纠缠态的量子传感器比经典传感器具有更高的灵敏度和精度。长寿命纠缠可以改善这些传感器的性能，使其在精密测量和基础物理研究等领域更有效。

基础物理学：研究纠缠分子提供了了解量子力学基本原理和复杂量子系统行为的见解。这项研究可以帮助回答物理学中的开放问题，并导致新现象的发现。

在魔法波长光镊中实现分子的长寿命纠缠代表了量子科学的一个重要里程碑。这一突破不仅展示了在复杂分子系统中实现稳定纠缠的可行性，还为量子计算、通信、传感等领域的广泛应用奠定了基础。随着我们继续探索和推动量子技术的边界，从这项研究中获得的见解无疑将在塑造量子科学的未来方面发挥关键作用。

来源：科学芳草地