尤力和郑盟锟教授研究组研究成果荣获 “2017年度中国科学十大进展”

 

2018年2月27日,科技部基础研究司与科技部基础研究管理中心联合举办“2017年度中国科学十大进展专家解读会”,正式发布2017年度中国科学十大进展。由清华物理系尤力和郑盟锟教授研究组完成的“利用量子相变确定性制备出多粒子纠缠态”项目名列其中。


基于量子相变驱动的纠缠态生成


物理系尤力和郑盟锟教授研究组,通过调控铷-87原子玻色-爱因斯坦凝聚体中的自旋混合过程,使其连续发生两次量子相变,实现了包含约11000个原子的双数态的确定性制备。通过直接观测该纠缠态,他们表征其不同内态间原子数的差值的涨落低于经典极限10.7±0.6分贝,其集体自旋的归一化长度为近似完美的0.99±0.01。这两个指标反映该多体纠缠态可以提供超越标准量子极限约6分贝的相位测量灵敏度,以及至少910个的纠缠原子数——创造了目前能确定性制备的量子纠缠粒子数目的世界纪录。

利用量子相变确定性制备多体纠缠态是一种崭新的尝试。由于连续量子相变点处有限系统的能隙很小,系统穿过相变点时会产生较大的激发。他们的研究显示即使这种激发会发生,量子相变点两边迥异的多体能级结构依然能够帮助制备出高品质的多粒子纠缠态。这一全新的理解和纠缠态制备方法为未来其它多粒子纠缠态的制备提供了一种思路。另外,双数态的确定性制备为超越标准量子极限的测量科学与技术的实用化发展,比如实现海森堡极限精度的原子钟和原子干涉仪等提供了一种可能。相关研究进展发表在2017年2月10日《科学》[Science, 355(6318):620—623]上。

此次同时入选的另外一项重要研究成果——首次探测到双粲重子,是由底夸克探测器国际合作组完成的,该研究组由来自16个国家的超过1000名科学家组成,清华大学、华中师范大学、中国科学院大学和武汉大学是合作组的成员单位。其中清华大学高原宁领导的中国研究团队通过与国内理论家密切合作,主导了此次双粲重子发现的物理分析工作,对该粒子的发现做出了关键性贡献。高原宁教授曾经在物理系工作,现任清华大学高能物理研究中心主任,工程物理系近代物理所所长。

 “中国科学十大进展”遴选活动由科技部高技术研究发展中心举办,截至2018年已举办13届。研究进展由《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》五家编辑部推荐,由两院院士、973计划顾问组和咨询组专家、973计划项目首席科学家、国家重点实验室主任等专家学者经过初选和终选两轮投票选出。