近日，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院冯芒研究团队与郑州大学等单位合作，在囚禁离子实验平台中首次实现非厄米体系下的量子纠缠加速，成功超越传统厄米量子速度极限。实验将纠缠态制备速度提升至原方案的1.52倍，相关成果已于5月28日在线发表于《物理评论快报》。

量子纠缠是量子计算、量子通信和量子传感中的核心资源。高性能量子芯片要完成复杂计算，必须快速、稳定地在量子比特之间建立纠缠关系;量子通信依赖纠缠完成安全信息传输;量子传感则需要借助纠缠提升测量灵敏度。长期以来，在传统厄米量子系统中，纠缠生成速度受到量子比特间耦合强度限制。耦合强度越强，纠缠制备可以越快，但实验系统中的激光功率、离子运动模、退相干和控制精度都会形成实际约束，因此“能不能在不提高相干耦合强度的情况下加快纠缠生成”，一直是量子操控领域的重要问题。

此次研究给出的路径，是利用非厄米体系中的可控耗散和例外点效应。通常情况下，耗散会被视为破坏量子相干性的不利因素，因为它会让量子态泄漏、退相干或降低成功概率。研究团队没有简单回避耗散，而是在实验中把耗散调控为可设计资源，使系统参数接近非厄米体系的例外点。在这一条件下，希尔伯特空间的几何结构会发生变化，量子态演化路径被压缩，纠缠生成过程获得类似“捷径”的效果。

实验平台采用两枚钙离子构成线性Paul阱系统，量子比特编码在离子的基态与亚稳态能级上。研究团队利用729纳米激光驱动量子比特相干跃迁，并通过854纳米激光引入可调耗散通道，同时使用双色激光场实现两离子之间的有效相互作用。在仅有相干相互作用时，耦合强度为J=2π×625赫兹，对应Bell态制备门时间为200微秒;在固定相干耦合强度条件下，实验逐步调节非厄米参数，使纠缠制备时间缩短至177微秒、155微秒和132微秒，最快方案较传统厄米方案提升约1.52倍。

这项成果的科创价值，在于把非厄米物理从理论加速机制推进到囚禁离子量子信息实验。囚禁离子体系具有较高相干性和可控性，是量子计算和精密测量的重要平台;非厄米体系则为量子态演化提供了新的调控维度。两者结合后，研究人员可以在不单纯提高相干耦合强度的情况下探索更快的量子门、纠缠制备和态操控方法。对未来量子计算而言，量子门速度越快，系统在退相干发生前完成更多操作的机会越大，量子线路深度和计算可靠性也可能获得改进空间。

实验同时揭示了加速机制的代价。非厄米加速依赖可控耗散，纠缠产生越快，布居泄漏到计算子空间之外的概率也会增加，成功概率相应降低。这意味着该技术并不是无条件提高所有量子操作效率，而是在速度、保真度、成功概率和系统稳定性之间寻找新的平衡。后续研究需要进一步优化非厄米参数、耗散通道、读出方式和误差补偿机制，判断这种加速方法能否扩展到更多量子比特、更复杂量子门以及可编程量子处理器场景。

从产业和科研应用看，量子纠缠加速并不会立即转化为商用量子计算机，但它为高质量量子操控提供了新的实验方向。量子计算、量子通信和量子传感都依赖稳定可控的纠缠资源，任何能够缩短制备时间、拓展操控路径的技术，都可能为未来量子系统集成提供基础支撑。中国科研团队此次在非厄米囚禁离子体系中实现纠缠加速，表明可控耗散不再只是需要被抑制的干扰因素，也可以成为设计更快量子演化过程的有效工具。随着相关机制继续验证，非厄米量子调控有望在高保真量子门、复杂纠缠态制备和量子精密测量中发挥更大作用。