量子糾纏進入自動化時代，科學家首創「量子浴」證實 20 年前理論預測
奧地利科學技術研究所（ISTA）的研究團隊近日取得重大突破，展示了一種能自動生成並維持量子糾纏的新方法。透過打造所謂的「量子浴」（quantum bath），能讓兩個空間上分離的量子位元，在不需持續測量或主動控制的情況下，自動進入並保持糾纏狀態。這項成果已發表於權威期刊《Physical Review X》，不僅首次以實驗成功驗證了超過 20 年前提出的理論預測，更為量子科技邁出重要一步。
這項研究由博士生 Alejandro Andrés-Juanes 與教授 Johannes Fink 帶領國際團隊共同完成。團隊的核心策略，是將量子位元周遭的「環境」本身轉化為糾纏的來源：他們建立了一個共享的關聯微波光子源，持續向系統輸送光子，進而將分離的量子位元推入同步狀態，形成全新的基態。研究人員強調，這種獨特方式能讓糾纏態超越量子位元原有的壽命限制並保持穩定，隨時可提取做為後續量子運算的實用資源。
▲ ISTA 博士生暨本研究第一作者 Alejandro Andrés-Juanes 在實驗室中利用由關聯光子組成的「量子浴」，實現了一種完全自主的分散式糾纏方法。（Source：ISTA）
為了確認這兩個量子位元確實在量子浴中達成同步，團隊運用了量子斷層掃描技術，從多個角度精準重建系統狀態，證實實驗結果與理論預期完美吻合。研究人員表示，這是一個在概念上極具重要性的原型，因為它透過相對簡單的架構，成功展示了如何將原本難以直接提取的糾纏形式，轉化為能夠遠端穩定保存的實用資源。
儘管團隊坦言，這套新方法目前的效率仍不及仰賴主動控制的傳統做法，現階段約只能轉移量子浴中 10% 的可用糾纏；但研究人員指出，這項成果已成功揭示了過去難以設計出「功能性量子浴」的多項關鍵因素。未來，這項技術有望進一步擴展，實現更多分散量子位元的同步，為未來的實用化量子網路與技術奠定堅實的新基礎。
（首圖為充滿關聯光子的「量子浴」，能讓遠端的量子位元同步，來源：ISTA）