中国科学院(CAS)中国科学技术大学(USTC)的研究人员与马雄峰领导的清华大学和周游领导的复旦大学的研究人员合作，在可扩展的多部分纠缠态的制备和测量。

利用捕获在光学晶格中的超冷原子，研究小组通过创建二维原子阵列、生成纠缠原子量子比特对并依次连接这些纠缠对，成功制备了多原子纠缠态。他们的工作发表在《物理评论快报》上。

美国物理学会也在物理学杂志上发表了题为“光晶格量子计算机的里程碑”的专题文章来强调这一成就。

量子纠缠是量子计算的基本现象，其能力随着纠缠量子位数量的增加呈指数级增长。因此，大规模纠缠态的制备、测量和相干操纵是量子研究领域的核心挑战。

在用于实现量子比特(qubit)的物理系统中，光晶格中的超冷原子量子比特表现出优异的相干性、可扩展性和高精度量子控制，这使其成为进行量子信息处理的理想选择。

自2010年以来，中国科大研究团队系统地研究了光学晶格中的多体相变、原子相互作用和熵分布动力学。

到2020年，该团队实现了1000多对纠缠原子的纠缠保真度达到99.3%。这些研究为增强原子纠缠的保真度和并行原子控制能力铺平了道路，为更大的多原子纠缠态和进一步的量子计算研究奠定了基础。然而，由于控制单个原子量子位的能力有限、光学晶格中的显着相移以及缺乏检测和控制多原子纠缠态的有效方法，之前的努力面临瓶颈。

为了克服这些技术挑战，潘建伟和袁振声领导的团队开发了一种新的等臂、交叉束干涉和自旋相关的超晶格系统。他们集成了自主开发的单晶格分辨率、宽带消色差量子气体显微镜和多组用于光斑形状编辑的数字微镜。该设置允许多原子全局并行和局部单网格点测量和控制。

由此，他们实现了二维原子阵列99.2%的填充率，并制备了平均保真度为95.6%、寿命为2.2秒的纠缠贝尔态。此外，他们将相邻的纠缠对连接起来，制备了10个原子的一维纠缠链和8个原子的二维纠缠块。

这项工作标志着使用光学晶格向大规模量子计算和模拟迈出了重要一步。