韩国蔚山国立科学技术大学(UNIST)下属的一个研究小组成功演示了基于暗态的集体量子纠缠的实验创造——此前这一理论模型尚无法实现。该研究成果在线发表于《自然通讯》(Nature Communications)。

与亮态不同，暗态对外部干扰具有很强的抵抗力，并且寿命显著延长，使其成为量子存储器和超灵敏传感器等下一代量子技术的有希望的候选者。

该团队由韩国蔚山国立科学技术大学(UNIST)物理系金哲亨(Je-Hyung Kim)教授领导，与韩国标准与科学研究院(KRISS)的李昌孝(Changhyoup Lee)博士和韩国科学技术研究院(KIST)的宋金东(Jin Dong Song)博士合作，成功实现了基于暗态的集体纠缠的可控诱导。值得注意的是，这种纠缠的寿命比传统亮态长约600倍。

多个难以区分的粒子之间的量子纠缠通常表现为明态或暗态。暗态的特点是几乎完全不可见发射光，这使得纠缠能够持续很长时间。

虽然这种保护特性对于量子信息存储和传输具有巨大的潜力，但创建和维持暗状态长期以来一直是巨大的实验挑战。

研究人员通过采用精心调整损耗率的纳米腔来克服这些障碍，平衡了量子点之间的耦合强度和腔体的耗散。

该研究的第一作者 KyuYoung Kim 博士解释说：“当腔损耗过高时，量子点会独立行动，互不影响。相反，如果耦合足够强，就会形成集体纠缠态，抵抗外界干扰。”

在实验中，研究小组观察到暗态中的纠缠可以持续长达36纳秒——比典型的亮态62皮秒长约600倍。此外，他们还探测到非经典光子聚束等现象，为暗态的形成提供了直接证据。

虽然这样的状态通常会抑制光子发射，但在特定条件下，纠缠的量子点会同时发射光子，展现出暗态的独特性质。

金教授评论道：“暗态纠缠的实验实现——曾经只是理论上的——表明，通过精心设计损耗，我们可以长时间保持量子关联。这为量子信息存储、高精度传感器和基于量子原理的能量收集技术开辟了新的途径。”

更多信息： Kyu-Young Kim 等人，《腔介导的稳态亚辐射集体发射》，《自然通讯》(2025)。期刊信息： 《自然通讯》