纠缠原子云的示意图。巴塞罗那光子科学研究院供图

本报讯（记者沈春蕾）日前，杭州电子科技大学教授孔嘉与西班牙巴塞罗那光子科学研究院、巴斯克大学的研究人员开展合作，在190摄氏度（463开尔文）炽热、无序的原子气体中成功制备并观测到了前所未有的大尺度原子纠缠态，纠缠原子的数目高达10的13次方，刷新世界纪录，超出原纪录两个数量级。日前，相关成果发表于《自然—通讯》。

孔嘉表示，纠缠的制备好比人与人之间建立默契。经过统一训练的战友之间，比较容易产生默契，而让自由散漫的普通人之间“心有灵犀”则极具挑战。因炽热和无序，热原子气体好比自由散漫的普通人，而冷原子因其整齐划一的运动秩序，可被视作井然有序的战友。

“在冷原子气体中更容易制备和维持纠缠等量子关联（默契），而在热原子气体中则面临更多的挑战。考虑到原子随温度升高越来越猛烈地碰撞，想要在热原子气体中维持量子特性更是难上加难。”孔嘉说，“因而量子纠缠相关技术及应用多在冷原子或低温环境下实现，这大大限制了纠缠的用武之地。”

比如，目前最灵敏的原子磁力计正是以100~200摄氏度的高温原子为传感介质的。因与高灵敏的原子磁力计采用的传感介质和工作环境完全相同，该研究证明了“纠缠态可用于高温的量子传感和精密测量”。

这一基础研究成果有望在量子计算、量子通信和量子传感等方面获得广泛应用。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-15899-1