物理學家已經邁出第一步，用一種名為(wei) 光鑷的激光設備捕獲單個(ge) 分子，進而構建出量子計算機。12月7日，兩(liang) 個(ge) 團隊分別在《科學》上報告了他們(men) 的研究結果，在這兩(liang) 種情況下，單氟化鈣分子對相互作用並糾纏在一起——這是量子計算的一個(ge) 關(guan) 鍵效應。

　　“這兩(liang) 篇論文構成了一個(ge) ‘裏程碑式的成果’。”美國科羅拉多大學博爾德分校物理學家Adam Kaufman說，“這為(wei) 利用糾纏態擴大分子鑷子陣列的潛在應用範圍打開了大門。”

　　20世紀90年代末，量子計算基本原理的一些最初演示操縱了核磁共振機器內(nei) 部溶液中的大量分子。從(cong) 那時起，研究人員開發了各種其他的量子計算平台，包括超導電路和真空中的單個(ge) 離子。而平台中的每一個(ge) 物質單元都被當作量子信息或量子位的基本單元，量子位是經典計算機中比特的量子等價(jia) 物。

　　在過去幾年裏，另一個(ge) 強有力的競爭(zheng) 者出現了，其中的量子位是由中性原子而不是離子構成的，這些原子被高度聚焦的激光束“鑷子”捕獲。

　　現在，兩(liang) 個(ge) 獨立的團隊在將這種方法用於(yu) 分子而非原子方麵取得了早期進展。其中一篇論文的合著者、美國普林斯頓大學物理學家Lawrence Cheuk說：“分子更複雜，這意味著它們(men) 提供了編碼量子信息的新方法，也提供了相互作用的新方法。這為(wei) 處理量子信息提供了前所未有的方式。”

　　兩(liang) 項研究都使用了光鑷陣列，且每個(ge) 鑷子單元都捕獲了一個(ge) 分子。通過激光技術，他們(men) 將分子冷卻到幾十微開爾文的溫度，僅(jin) 比絕對零度高百萬(wan) 分之一度。在這種狀態下，分子幾乎是完全靜止的。它們(men) 的自轉可以停止，或者可以讓它們(men) 隻以一個(ge) 量子的角動量旋轉，這是它們(men) 可能擁有的最小旋轉頻率。兩(liang) 個(ge) 團隊都使用不旋轉的分子表示量子位的“0”狀態，用旋轉分子表示量子位的“1”狀態。

　　單氟化鈣是高度極性的——它的電子攜帶的負電荷聚集在氟原子上，使分子的鈣端帶一個(ge) 淨正電荷。研究人員可以通過“感覺”對方的正負極誘導兩(liang) 個(ge) 單氟化鈣分子相互作用。“分子的偶極相互作用給了我們(men) 一個(ge) 額外的調節旋鈕。”另一篇論文的合著者、美國哈佛大學物理學家John Doyle說。

　　通過這種方式，研究小組能夠證明分子發生了相互糾纏，這意味著它們(men) 形成了一個(ge) 集體(ti) 量子係統。這是量子計算機運行算法所必需的。

　　研究人員表示，在大多數應用中，分子量子計算機將比使用其他類型量子位的計算機慢。但分子可能是一種自然環境，可以在其中使用“量子力學”操縱量子信息。量子力學有3種可能的狀態：-1、0和+1，可以提供一種對複雜材料或物理基本力進行量子模擬的方法。

　　Doyle補充說，這些進展還有助於(yu) 利用捕獲的分子進行高精度測量，從(cong) 而揭示新的基本粒子的存在。

　　英國杜倫(lun) 大學物理學家Hannah Williams表示，這項工作凸顯了這一領域驚人的發展速度。“這一成就表明，分子將成為(wei) 一個(ge) 能夠進行量子模擬的競爭(zheng) 性平台。”（李木子）