本文原标题：《自豪！首次实现18个量子比特纠缠，潘建伟团队再刷世界纪录！》
最近，世界权威科学刊物《物理评论快报》发表了以“编辑推荐”的形式推送的世界最新科研成果，内容是世界上首次实现18个量子比特纠缠，而做出这一杰出贡献的，正是金华籍中国科学院院士潘建伟教授和他的同事们。

图丨潘健伟
他们通过调控6个光子的偏振、路径和轨道角动量等三个自由度，在国际上首次实现了18个光量子比特的纠缠，刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。

看到这里，好多人被「量子纠缠」这个神秘的专业名词整蒙圈了，小布来给大家科普一下它到底是什么。
量子纠缠是物理学中的一个概念。潘建伟解释说，量子纠缠是两个（或多个）粒子共同组成的量子状态，无论粒子之间相隔多远，测量其中一个粒子必然会影响其它粒子，这被称为量子力学非定域性。
如果看上去还是云里雾里，没整明白的话，
小布来跟大家从头说起。
量子是一个能量的最小单位，所有的微观粒子，包括分子、原子、电子、光子，都是量子的一种表现形态。
我们的世界本身就是都由微观粒子组成的，所以某种意义而言，我们这个世界本身就是由量子组成的。包括我们自己，都是24K纯量子产品。我们呼口气，也都是上万亿量子的进出，所以大家分分钟都是「几十亿上下的人物」。
量子有两个堪称神奇的绝技，就是「分身术」和「远程心灵感应」。
量子的「分身术」
《西游记》大家都看过吧，想必孙悟空的分身术大家都不会陌生。在量子的世界里，量子就是孙悟空，也有分身术。
量子的分身术是「量子叠加」。但是，量子的分身不能被人看到。一旦有人去看它，它的分身就会随机地消失，而最后只留下一个。
那么分身术干嘛用呢？
首先就是帮助计算机实现并行计算，这就好像几十个孙悟空打妖怪。举个例子，比如分解一个300位的大数，用现在的计算机需要15万年，而用量子的「分身术」帮我们并行运算，只要1秒钟就可以完成。
量子的「远程心灵感应」
在量子世界里，分身术量子叠加是一个最基本的原理。另外一个，就是由量子叠加引申出来的「量子纠缠」。
量子纠缠也被形象地比作「远程心灵感应」，两个相似的量子如果距离足够近，就会发生纠缠，然后无论你把他们分开多远，这两个量子的状态就好像一对有心灵感应的双胞胎一样，一个开心另一个也会笑，一个哭了另一个一定也难过。
这种多个粒子间的奇特联系，就是量子纠缠。
你看懂了吗？
潘建伟曾用一个浪漫的比喻来解释量子纠缠，它有点像心电感应，比如说我们俩见过面了，已经达成一些默契，然后你飞到香港去，我在北京待着，当你特别高兴时，我也会特别高兴，你特别痛苦时，我也会特别痛苦，就有点类似于这样的现象。

图 | 位于纽约YorktownHeights的Thomas J.Watson研究中心的IBM量子计算中心将量子计算机放在大型低温容器（最右边）中，使其被冷却到接近绝对零度的温度。
由于量子信息技术的巨大潜在价值，欧美各国都在积极整合各方面研究力量和资源，开展国家级的协同攻关。而多粒子纠缠的操纵作为量子计算不可逾越的技术制高点，一直是国际角逐的焦点。
多个量子比特的相干操纵和纠缠态制备是发展可扩展量子信息技术，特别是量子计算的最核心指标。量子计算的速度随着实验可操纵的纠缠比特数目的增加而指数级提升。然而，要实现多个量子比特的纠缠，需要进行高精度、高效率的量子态制备和独立量子比特之间相互作用的精确调控。量子比特数目的增加，使得操纵带来的噪声、串扰和错误也随之增加。
这对量子体系的设计、加工和调控要求极高，对量子纠缠和量子计算的发展构成了巨大挑战。潘建伟及其同事过去20年一直在国际上引领着多光子纠缠和干涉度量的发展，并在此基础上开创了光子的多个自由度的调控方法。
2016年底，潘建伟团队同时实现了10个光子比特和10个超导量子比特的纠缠，刷新并一直保持着这两个世界纪录。近期，出于商业目的，虽然IBM、英特尔、谷歌等宣布实现了更高数目的量子比特样品的加工，但是这些量子比特并没有形成纠缠态。

如今，潘建伟团队科研人员通过多年的不懈探索和技术攻关，研究组自主研发了高稳定单光子多自由度干涉仪，实现了不同自由度量子态之间的确定性和高效率的相干转换，完成了对18个量子比特的262144种状态的同时测量。

图 |图中的a到e，我们能看到整个18位量子比特量子纠缠系统的简化结构图。
在此基础上，研究组成功实现了18个光量子比特超纠缠态的实验制备和严格多体纯纠缠的验证，创造了所有物理体系纠缠态制备的世界纪录。该成果可进一步应用于大尺度、高效率量子信息技术，表明我国继续在国际上引领多体纠缠的研究。
让我们为潘建伟团队的杰出贡献鼓掌！

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来源|金华新闻客户端
作者|王健
编辑|余影