奏响“量子交响乐”—— |声波谐振器实现声子间高保真量子纠缠
来源：科技日报 发布时间：2025-02-12 08:57:07
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科技日报北京2月11日电 （记者张佳欣）虽然量子纠缠现象已在微观粒子中得到证实，但在日常物体之间却很难看到。美国芝加哥大学研究团队成功展示了两个声波谐振器之间的高保真纠缠，标志着量子声学领域的重大进展。相关论文发表在10日的《自然·通讯》杂志上。
之前研究已证明，可将非常小的物体纠缠在一起，如在单个电子间实现纠缠。但现在，芝加哥大学研究团队利用声波谐振器实现了更大尺度上的纠缠。这里的纠缠并非发生在构成谐振器的分子、原子或其他粒子之间，而是发生在谐振器产生的“声子”之间。
声子是纳米级的机械振动，可被视为是一种声音。研究人员解释说，声子是构成声音的最小量子单元。声子不是基本粒子，而可能是数万亿个粒子共同运动的集体表现。与单个电子、单个原子、单个光子的量子纠缠系统相比，这是宏观的。
传统上，量子力学适用于微观尺度的物理现象，经典物理学则适用于人类日常经验尺度。然而，通过实现大规模物体集体运动的量子纠缠，这一界限正在被拓展。随着技术进步，薛定谔提出的“猫态”（即量子叠加态）存在的范围也在逐渐扩大。
研究团队开发了一种装置，核心组件为两个表面声波谐振器。它们各自位于独立的芯片上，并配有相应的机械支撑结构。每个谐振器均与一个超导量子比特相连，这些量子比特用于生成并检测声子的纠缠态。利用此装置，研究团队证实，在保持物理分离的同时，大型谐振器仍能以高保真度实现量子纠缠。
研究人员表示，尽管之前已有实验证明了纠缠现象的存在，但这些实验的保真度有限。而本研究展示了一种能力，即能制造出更为复杂的纠缠态，未来有望将逻辑编码加入其中。
