研究人員首次成功地在很長的距離上建立了量子係統之間的強耦合。他們(men) 通過一種新穎的方法實現了這一目標，在該方法中，激光回路連接了係統，從(cong) 而實現了幾乎無損的信息交換以及它們(men) 之間的強大相互作用。巴塞爾大學和漢諾威大學的物理學家在《Science》雜誌上報告說，這種新方法為(wei) 量子網絡和量子傳(chuan) 感器技術開辟了新的可能性。

量子技術是目前世界上最活躍的研究領域之一。它利用原子，光或納米結構的量子力學狀態的特殊性質來開發例如用於(yu) 醫學和導航的新型傳(chuan) 感器、用於(yu) 信息處理的網絡以及用於(yu) 材料科學的強大模擬器。產(chan) 生這些量子態通常需要所涉及的係統之間的強大相互作用，例如幾個(ge) 原子或納米結構之間的相互作用。

但是，到目前為(wei) 止，足夠強的交互作用僅(jin) 限於(yu) 短距離。通常，兩(liang) 個(ge) 係統必須在低溫下或在同一真空室中彼此靠近放置在同一芯片上，在這兩(liang) 個(ge) 係統中它們(men) 通過靜電力或靜磁力相互作用。但是，對於(yu) 許多應用（例如量子網絡或某些類型的傳(chuan) 感器），需要將它們(men) 跨較大的距離進行耦合。

由巴塞爾大學物理係的Philipp Treutlein教授領導的一組物理學家，首次在室溫環境下成功地在兩(liang) 個(ge) 距離較遠的係統之間建立了強耦合。在他們(men) 的實驗中，研究人員使用激光將100納米薄膜的振動與(yu) 原子自旋的運動耦合在一米的距離上。結果，膜的每次振動都會(hui) 使原子自旋，而反之亦然。

實驗基於(yu) 研究人員與(yu) 漢諾威大學的理論物理學家Klemens Hammerer教授共同開發的概念。它涉及在係統之間來回發送激光束。“光的行為(wei) 就像是在原子和膜之間伸展的機械彈簧，並在兩(liang) 者之間傳(chuan) 遞力。” Thomas Karg博士解釋說，他在巴塞爾大學的博士論文中進行了該實驗。在此激光回路中，可以控製光的屬性，使有關(guan) 這兩(liang) 個(ge) 係統的運動信息不會(hui) 丟(diu) 失到環境中，從(cong) 而確保不幹擾量子力學相互作用。

現在，研究人員首次成功實現了這一概念，並將其用於(yu) 一係列實驗中。Treutlein解釋說：“ 量子係統與(yu) 光的耦合非常靈活且用途廣泛。我們(men) 可以控製係統之間的激光束，這使我們(men) 能夠生成對量子傳(chuan) 感器有用的不同類型的相互作用。”

除了將原子與(yu) 納米機械膜耦合之外，新方法還可以用於(yu) 其他幾種係統中。例如，當耦合用於(yu) 量子計算研究中的超導量子位或固態自旋係統時。光介導耦合的新技術可用於(yu) 互連此類係統，從(cong) 而創建用於(yu) 信息處理和模擬的量子網絡。Treutlein堅信：“對於(yu) 我們(men) 的量子技術工具箱，這是一種新的、非常有用的工具。”