北京
二十年前的一个理论设想，如今得到了实验的验证。
奥地利科学技术研究所（ISTA）的物理学家在《物理评论X》上发表论文，展示一种无需持续主动控制的方案，让物理上分离的量子比特自动建立纠缠。该工作的核心是一个由关联光子构成的“量子浴”，它能持续将纠缠“馈送”给远处的量子比特，而不依赖反复测量和筛选。
分布式纠缠是未来量子计算和量子网络的关键。要让分处不同模块的量子比特像一个整体那样工作，就需要让它们的量子态关联起来——这种关联甚至能跨越任意距离。但过去，这一过程通常需要小心翼翼地发射单个光子，或通过多次测量去“偶遇”成功的事件，步骤复杂且不够可靠。
ISTA团队的博士生Alejandro Andrés-Juanes和Johannes Fink教授，联合国际合作者，找到了另一条路径：用一个共享光源产生强关联的光子，分别送往两个分离的量子比特。这样一来，量子比特就像泡在同一个“澡堂”里，无需一一操控，便会被动地同步纠缠状态。
一个关键的技术障碍在于纠缠的形式并不统一。实验中较容易获得的是连续变量纠缠，这类态的性质可以像钟摆的位置和动量那样连续变化；而大多数实际量子器件依赖的却是离散变量系统——量子比特的状态更接近“全有或全无”。Andrés-Juanes说：“我们的目标就是消除这种‘容易生成的纠缠’和‘实际需要的纠缠’之间的错配。通过远程稳定纠缠态，整套方案完全自主，不需要任何主动控制或测量。”
更令研究团队惊喜的是，实验里纠缠状态的寿命甚至长于量子比特本身的相干时间。量子比特会因环境噪声失去量子性，而由“量子浴”支撑的纠缠，在量子比特已经失稳之后仍然存活。这暗示，自主方案不仅操作简单，还可能为延长纠缠有效时间提供新的思路。
虽然距离建成大规模的分布式量子计算机仍有长路，但这一步验证表明：未来可能不必为每一个连接手动打结，只需打开一个“量子水龙头”，分离的量子比特便会自动牵起手来。
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