分子体积庞大，难以控制，长期以来物理学家一直试图将它们引诱到受控的量子纠缠状态，从而使分子即使在远处也紧密相连。

现在，两个独立的研究小组第一次成功地使用相同的方法使超冷分子对纠缠在一起：微观精确的光学“镊子陷阱”。

量子纠缠是量子领域的一种奇怪而基本的现象，物理学家正试图利用它来制造第一台商用量子计算机。

所有的物体 —— 从电子到原子到分子，甚至整个星系 —— 在被观察到之前，理论上都可以被描述为一个可能性光谱。只有通过测量一种属性，机会之轮才能得到一个清晰的描述。

如果两个物体纠缠在一起，了解其中一个物体的某些特性（它的自旋、位置或动量）会立即对另一个物体起到测量作用，使它们的可能性之轮完全停止。

到目前为止，研究人员已经在实验室实验中成功地纠缠了被捕获的离子、光子、原子和超导电路。例如，三年前，一个研究小组将数万亿个原子纠缠在“热而混乱”的气体中。令人印象深刻，但不太实用。

物理学家以前也曾纠缠过原子和分子，甚至在植物细胞中发现了生物复合物。但控制和操纵成对的单个分子（要达到量子计算目的的足够精度）一直是一项艰巨的任务。

分子很难冷却，而且很容易与周围环境相互作用，这意味着它们很容易脱离脆弱的量子纠缠态（即所谓的退相干）。

这些相互作用的一个例子是偶极-偶极相互作用：极性分子的正极一端可以被拉向另一个分子的负极一端。

但这些相同的特性也使分子成为量子计算中量子比特的有希望的候选者，因为它们为计算提供了新的可能性。

哈佛大学物理学家鲍亦成（音译）及其同事在论文中解释说：“它们长寿命的分子旋转状态形成了强大的量子比特，而分子之间的远距离偶极相互作用提供了量子纠缠。”

量子位是经典计算位的量子版本，可以假设值为0或1。另一方面，量子位可以同时表示1和0的多种可能组合。

通过纠缠量子位，它们组合的1和0的量子模糊可以在特殊设计的算法中作为快速计算器运行。

分子是比原子或粒子更复杂的实体，具有更多的固有属性或状态，可以被诱导耦合在一起形成一个量子位。

普林斯顿大学电子与计算机工程研究生、第二项研究的合著者吕玉凯（音译）说：“这实际上意味着，有了存储和处理量子信息的新方法。例如，一个分子可以在多种模式下振动和旋转。所以，你可以使用其中两种模式来编码一个量子位。如果分子种类是极性的，即使在空间上分开，两个分子也可以相互作用。”

两个团队都产生了超冷的单氟化钙（CaF）分子，然后将它们一个接一个地捕获在光学镊子中。

使用这些紧密聚焦的激光束，分子成对定位，距离足够近，一个CaF分子可以感知其伴侣的长程电偶极相互作用。这导致每对分子在不久前还陌生时，就以纠缠的量子态连接在一起。

意大利国家研究委员会的物理学家奥古斯托·斯默兹（Augusto Smerzi）在另一篇文章中写道，这种精确操纵单个分子的方法“为开发新的通用量子技术平台铺平了道路”。

物理学家奥古斯托·斯默兹没有参与这项研究，但他看到了这项研究的潜力。他说，通过利用分子之间的偶极相互作用，该系统可能有一天会被用于开发能够探测超弱电场的超灵敏量子传感器。

他推测道：“应用范围从测量大脑电活动的脑电图，到监测地壳电场的变化以预测地震。”

这两项研究分别发表在《科学》杂志上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！