近日，我校理學(xué)院量子精密測量團(tuán)隊(duì)孔嘉教授在量子精密測量領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，以我校為第一作者單位在Nature 子刊《Nature Communications》上發(fā)表題為“Measurement-induced, spatially-extended entanglement in a hot, strongly- interacting atomic system”的研究論文（Nature Communications 11:2415 (2020)，DOI: 10.1038/s41467-020-15899-1）。
量子糾纏效應(yīng)是量子技術(shù)的核心，可以退去微觀粒子（如電子或原子）的個(gè)體獨(dú)立性，并在彼此間建立起良好的關(guān)聯(lián)性，在宏觀量子現(xiàn)象中起著重要作用。然而量子糾纏態(tài)極其脆弱，任何微弱的環(huán)境擾動都可以破壞掉糾纏特性。通常糾纏相關(guān)的研究都選擇在低溫下開展，以隔離外界環(huán)境的擾動，卻也限制了糾纏的應(yīng)用。例如，目前最靈敏的原子磁力計(jì)是以無序、快速碰撞的原子氣體為傳感介質(zhì)，其工作環(huán)境大約190度，糾纏和壓縮等量子特性是否能夠在該介質(zhì)中存活還未可知。在該研究中，孔嘉教授等人在該熾熱、無序原子氣體中成功制備并觀測到了前所未有的大尺度原子糾纏態(tài)，糾纏原子的數(shù)目高達(dá)1013，刷新歷史記錄。這與高靈敏的原子磁力計(jì)所采用的傳感介質(zhì)和工作環(huán)境完全相同，證實(shí)了糾纏態(tài)可用于高溫的量子傳感和精密測量。
該研究在極弱磁場的超靈敏測量方面極具應(yīng)用潛力，有望在量子計(jì)算、量子通信和量子傳感（例如引力波探測）方面獲得廣泛應(yīng)用。正如巴塞羅那光子科學(xué)研究所（ICFO）的 Morgan Mitchell教授所言：“這一結(jié)果令人驚訝，與我們通常對糾纏的期望完全相反。” 他補(bǔ)充說到，“我們希望這種大尺度的糾纏態(tài)能夠提升傳感器的靈敏度，包括在大腦成像、自動駕駛汽車以及暗物質(zhì)探測等應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更好的傳感性能。”
糾纏原子云的示意圖，其中黃藍(lán)線條表示一對原子間的糾纏。圖片版權(quán)：? ICFO
孔嘉教授是理學(xué)院全職引進(jìn)的高層次人才。近年來，以陸曉銘教授、孔嘉教授領(lǐng)銜的量子精密測量團(tuán)隊(duì)在量子成像、量子通信、量子放大器等方面連續(xù)取得多項(xiàng)重要進(jìn)展，在npj Quantum Information，Physical Review A，Physical Review Applied等物理類頂級期刊上發(fā)表多篇重要研究成果。
