糾纏對于二十一世紀(jì)的新量子技術(shù)至關(guān)重要。一個來自德國奧地利研究小組現(xiàn)在提出了迄今為止最大的獨立可控量子糾纏寄存器，由20個量子比特組成。因斯布魯克大學(xué)物理學(xué)家，維也納大學(xué)和烏爾姆大學(xué)的研究人員推動了目前可能達到的極限的實驗和理論方法。 }uIQ@f`  
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一些新的量子技術(shù)，從極其精確的傳感器到通用量子計算機，都需要大量的量子比特，以利用量子物理學(xué)的優(yōu)點。因此，全世界的物理學(xué)家都致力于用更多的量子比特實現(xiàn)糾纏系統(tǒng)。目前記錄是由在因斯布魯克大學(xué)的Rainer Blatt的研究小組在實驗物理研究院實現(xiàn)的。 fK7 ?"^`/  
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2011年，物理學(xué)家首次將14個獨立尋址的量子比特糾纏在一起，從而實現(xiàn)了最大的全糾纏量子寄存器。現(xiàn)在，一個由奧地利科學(xué)院的Ben Lanyon和Rainer Blatt領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在量子光學(xué)和量子信息研究所（iqoqi），與來自烏爾姆大學(xué)和維也納量子光學(xué)和量子信息研究所的理論家一起，實現(xiàn)了在20個量子比特系統(tǒng)中控制的多粒子糾纏態(tài)。研究人員能夠檢測到所有相鄰的三、四和五量子比特之間的多粒子糾纏。 ,WE2.MWR  
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真實的多粒子糾纏 "_UnN}Uk  
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物理上，糾纏粒子不能被描述為具有定義狀態(tài)的單個粒子，但只能作為一個完整的系統(tǒng)。當(dāng)涉及眾多粒子時，理解糾纏是特別困難的。在這里，必須區(qū)分單個粒子的糾纏和真正的多粒子糾纏。這只能被理解為有關(guān)所有粒子的整體系統(tǒng)的屬性，而不能被子系統(tǒng)的糾纏所解釋。 iFUiw&  
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在因斯布魯克大學(xué)的量子光學(xué)和量子信息研究所，使20個鈣原子實現(xiàn)量子糾纏的離子阱實驗，激光物理學(xué)家團隊觀察到在這個系統(tǒng)中具有多粒子糾纏態(tài)的動態(tài)擴展情況。“粒子開始糾纏對，” Lanyon描述了這一結(jié)論。“通過我們在維也納和烏爾姆的同事開發(fā)的方法，我們可以證明給所有鄰近粒子三原子的糾纏的進一步研究情況，很多的四原子和少數(shù)五原子糾纏。 [k 7HLn)  
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這些檢測方法是維也納量子光學(xué)和量子信息中心的Marcus Huber研究團隊和烏爾姆大學(xué)的Martin Plenio的研究小組共同開發(fā)�！拔覀冞x擇了一個MacGyver的方法，”論文的第一作者Nicolai Friis說�！拔覀儽仨氄业揭环N方法來檢測多粒子糾纏與少量可行的測量設(shè)置�！� nq_$!aB_K  
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研究人員采用了一種互補的方法：Huber和Friis的小組使用的方法，只需要很少的測量，其結(jié)果可以很容易進行評估。這樣，三粒子的糾纏就可以在實驗中得到證明。來自烏爾姆的理論家們使用了更復(fù)雜的基于數(shù)值方法的技術(shù)�！半m然這種技術(shù)是有效的，但它也達到了極限，因為隨著量子比特數(shù)的增加計算量也在急劇增加，”Martin Plenio的研究小組的Oliver Marty說。“這就是為什么這種方法在隨著檢測真正的五粒子糾纏時變得不再可用�！� .f$2-5q  
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邁向應(yīng)用的一大步 cpk\;1&t  
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“有量子系統(tǒng)如超冷氣體中大量粒子之間的糾纏已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了，”Nicolai Friis說�！叭欢�，因斯布魯克大學(xué)的實驗?zāi)軌颡毩⒌刈x出和讀出每一個量子比特，因此它適用于量子模擬或量子信息處理等實際應(yīng)用�！盧ainer Blatt和他的團隊希望增加實驗中的量子比特數(shù)�！拔覀兊闹衅谀繕�(biāo)是50個粒子。這可以幫助我們解決當(dāng)今最好的超級計算機仍然無法完成的問題�！� P.Tnq  
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因斯布魯克大學(xué)的離子阱實驗中開發(fā)的這種新方法將得到更加廣泛的應(yīng)用，在烏爾姆大學(xué)和維也納大學(xué)的物理學(xué)家們確信�！拔覀円�突破我們這種方法的極限，甚至更進一步，” Friis 和Marty說�！巴ㄟ^利用對稱性和聚焦于一定的觀測值，我們可以進一步優(yōu)化這些方法來檢測更廣泛的多粒子糾纏。” HW[&q  

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這項研究發(fā)表在《物理評論Physical Review X》雜志上。 BQfnoF  
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原文來源：https://phys.org/news/2018-04-quantum-physicists-entanglement.html（實驗幫譯）