包括通用量子計算機在內(nèi)的量子系統(tǒng)需要大量量子比特，才能充分利用量子物理學的優(yōu)勢，因此，物理學家一直希望獲得由更多量子比特組成的糾纏系統(tǒng)。2011年，物理學家首次將14個可尋址的量子比特糾纏在一起。現(xiàn)在，由奧地利科學院量子光學和量子信息研究所（IQOQI）的本·蘭尼恩等領導的研究小組，首次實現(xiàn)了20量子比特系統(tǒng)內(nèi)受控的多粒子糾纏。

在最新研究中，該團隊使用激光，讓20個鈣原子在離子阱實驗中相互糾纏，并對該系統(tǒng)內(nèi)多粒子糾纏的動態(tài)擴展進行了觀察。蘭尼恩說：“粒子首先兩兩糾纏，通過我們研發(fā)的最新方法，我們可以證明，糾纏進一步擴散到所有相鄰的粒子三聯(lián)體、大多數(shù)四聯(lián)體和幾個五聯(lián)體中。”

最新研究第一作者尼古拉·福瑞斯強調說：“我們已經(jīng)檢測到很多量子系統(tǒng)（包括超冷氣體）內(nèi)大量粒子之間的糾纏，但最新實驗能尋址并讀出每個量子比特。因此，它適用于量子模擬或量子信息處理等特定應用領域。”

研究團隊希望進一步增加實驗中量子比特的數(shù)量，“我們的中期目標是50個粒子，這可以幫助我們解決目前最好的超級計算機也無法破解的問題”。他們還計劃優(yōu)化方法，以檢測更廣泛的多粒子糾纏。

最新研究獲得了奧地利科學基金FWF和歐盟等機構的資助，結果發(fā)表于最新一期《物理評論X》。