《里德堡原子和極化分子的雜化系統在量子信息中的套用》是依託中國科學技術大學，由趙博擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：里德堡原子和極化分子的雜化系統在量子信息中的套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙博
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
里德堡原子和極化分子都具有內稟的偶極矩，都可以利用外電場進行操控，由於這種相似性，里德堡原子和極化分子組成的雜化系統最近開始吸引了眾多物理學家的注意力。理論研究表明里德堡原子和極化分子系統具有很奇特的性質，可以利用極化分子來調節里德堡blockade半徑的大小，也可以利用里德堡原子來實現分子的外部自由度的冷卻。此外里德堡原子和極化分子還可以形成一種全新的奇異分子。本項目將圍繞里德堡原子和極化分子的雜化系統及其在量子信息處理和量子操控中的套用展開研究。我們將重點研究里德堡原子和一般極化分子的相互作用，如何利用外電磁場對二者之間的相互作用進行操控，以及在量子信息和量子調控領域的相關的套用。
結題摘要
自從玻色愛因斯坦凝聚在鹼金屬原子中實現以來，冷原子的量子操控在近十幾年中得到了迅速發展，取得了眾多意義重大的成果。在冷原子量子調控中取得了巨大的成功之際，很多物理學家開始將注意力轉向了更加難以操控但同時也更吸引人的極性分子。在量子調控及物理套用方面，超冷極化分子具有很多原子所不能比擬的優點。極化分子具有永久的電偶極矩，極化分子之間的相互作用是各項異性的偶極-偶極相互作用。這使得可以利用極化分子研究量子簡併偶極氣體。在本項目的支持下，我們開展了製備NaK基態分子的工作。我們搭建了Na和K的玻色費米混合氣裝置，並在光阱中將該混合氣蒸發得到量子簡併的混合氣。在該超冷混合氣中,我們測量了Na和K之間的Feshbach共振，觀測到了24個共振，包括12個d波共振。在此基礎上，我們通過射頻合成的方法製備了Feshbach分子。我們在重疊的Feshbach共振附近觀測到了K原子和NaK分子之間的交換原子的態到態的化學反應。我們通過射頻譜的方法不僅觀測到了原子產物，還成功觀測到了分子產物, 從而完全的觀測到了一個超冷化學反應的所有的產物。在此基礎上我們測量了反應動力學，得到了反應速率係數。這是一個完全可控的超冷化學反應，對理解超冷化學反應的機制具有重要的意義。此外，在基於光和冷原子量子信息處理方面，我們在實驗上第一個成功利用自旋迴聲實現延長單量子存儲壽命的工作。這一工作對延長量子存儲的壽命和實現基於原子系綜的量子信息處理具有重要的意義。我們利用六光子系統在實驗上製備了一個3邏輯比特的C-GHZ態，根據實驗上製備的C-GHZ態，通過觀測C-GHZ態的可提純性，我們實驗上證實了C-GHZ態比普通的GHZ態可以容忍更多的噪聲。C-GHZ態可以用來製備巨觀的大尺度的薛丁格貓態，這為實現量子增強的精密測量鋪平了道路。
