实验装置
一组物理学家通过观察量子系统的波动如何随时间传播，阐明了量子系统的某些特性。该研究提供了对量子计算基础的复杂现象的复杂理解——一种可以比传统计算更有效地执行某些计算的方法。
纽约大学物理系助理教授、该论文的作者Dries Sels解释道：“在量子计算时代，对我们正在构建的系统进行精确表征至关重要。这项工作重建了量子液体的完整状态，与量子场论的预测一致，量子场论类似于描述我们宇宙中基本粒子的预测。这一突破为技术进步提供了希望。”
研究人员指出：“量子计算依赖于在不同子系统之间产生纠缠的能力，这正是我们可以用我们的方法探测的。进行这种精确表征的能力也可能带来更好的量子传感器——量子技术的另一个应用领域。”
该研究团队包括来自维也纳科技大学、苏黎世联邦理工学院、柏林自由大学和马克斯-普朗克量子光学研究所的科学家，他们对量子系统进行了层析成像——重建特定的量子态，目的是寻求理论的实验证据。
所研究的量子系统由被困在原子芯片上的超冷原子组成——运动缓慢的原子由于其接近零的温度而使运动更容易分析。
自由落体后一对超冷原子云之间的干涉
在他们的工作中，科学家们创造了这个量子系统的两个“副本”，雪茄状的原子云随着时间的推移而进化，而不会相互影响。在这个过程的不同阶段，该团队进行了一系列实验，揭示了两个副本的相关性。
Sels解释说，通过构建这些相关性的完整历史，我们可以推断出系统的初始量子态是什么并提取其属性。最初，我们有一个非常强耦合的量子液体，我们将其分成两部分，使其演化为两种独立的液体，然后我们将其重新组合以揭示液体中的波纹。
“这就像在向池塘里扔了一块石头后观察池塘里的波纹，并推断出石头的特性，比如它的大小、形状和重量。”
该论文发表在《自然物理学》杂志上。
DOI:10.1038/s41567-023-02027-1
金刚楠
冷冻式液晶纠缠态是量子芯片实用化的方法之一