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为什么离子阱中可以制备声子纠缠而机械振子不行?

by zqyin on 2月 6, 2009

最近看到NIST的Winland组成功的在四离子阱系统中的声子模之间制备出了量子纠缠态。这是一个很有意思的工作,因为在声子系统中制备纠缠态以及其它非经典态一直是量子物理学家的梦想。当然,现在这个梦想只是实现了一部分。人们的最终梦想是在微机械振子系统中制备出纠缠态来。为了达到这个梦想,人们正在努力的冷却机械振子的振动模,希望能够把声子数降低到0。

我们也曾经想过这个问题,但发现理论上几乎无法做什么,主要困难来自实验。实际上,振子的质量因子直接限制了其作为量子存储器的功效。目前机械振子的质量因子最高值在10^5到10^6之间,声子的相干时间只是微秒量级以下,即使声子模的平均声子数只有0,也是如此。这个时间尺度比对振子状态进行探测所需的时间还短,因此根本无法完成实验。对离子阱系统来说,其振子的质量因子Q实验上超过10^10,声子相干时间达到毫秒乃至秒的量级,是一个比较好的量子存储器。因此,首先在离子阱系统中观察到声子间的纠缠态也就是一个顺理成章的事情。