哈佛大學的科學家團隊首次成功捕捉分子並用於量子運算，這項研究成果發表於《自然》雜誌。此前，分子因其內部結構過於複雜、不穩定且難以控制，一直未被應用於量子計算。但此次突破性進展證明，使用超冷極性分子（如鈉銫分子，NaCs）作為量子比特（qubits）是可行的。
研究團隊在極低溫環境中，用光學鑷穩定地捕捉分子，並利用其電偶極-偶極相互作用實現量子運算。他們成功讓兩個分子實現量子糾纏，創造了一種名為「兩量子比特貝爾態」的量子狀態，準確度達到94%。
量子邏輯閘是量子計算機進行運算的基礎，而研究中的 iSWAP 閘不僅交換了兩個量子比特的狀態，還進行了相位移操作，這是實現量子糾纏的關鍵步驟。這種糾纏使得量子比特的狀態即使在距離之間也能保持高度相關性，展現了量子計算獨有的潛力。
成功通過超冷環境精確控制光學鑷
分子內部豐富的結構提供了巨大的技術優勢，但由於分子運動的不可預測性，以往嘗試大多因無法保持量子態的穩定性而失敗。這項研究通過超冷環境和光學鑷的精確控制，成功克服了這一難題，將分子穩定在可控範圍內，並展現出分子在量子計算中的可行性。
此突破為構建基於分子的量子計算機奠定了最後一塊基石。研究團隊表示，這項技術有望推動醫學、科學和金融等領域的重大進展，並為未來量子運算的創新開辟新的可能性。
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首圖來源：Grace DuVal (CC BY 4.0)
參考論文：
Entanglement and iSWAP gate between molecular qubitsNature
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