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纠缠，这种最违反直觉的量子现象，粒子通过一种看不见的链接共享并对齐它们的属性，现在看起来越来越平常了。就在上周，两组研究人员报告称，他们将一个光子与一种基于晶体的设备纠缠，这可能为固态存储器铺平道路，这种存储器可以存储并根据需要释放纠缠粒子。
又一周，又一项进展。在1月19日在线发表在《自然》杂志上的一篇论文中，一个物理学家团队宣布，他们已经开发出批量生产纠缠粒子对的能力，一次数十亿对。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）这项进展可能在未来实现量子处理器的简化开发，该处理器具有大量并行工作的量子比特。
牛津大学的研究生斯蒂芬妮·西蒙斯和她的同事在嵌入硅晶体中的磷原子中创建了纠缠态，将每个原子核的自旋与其一个电子的自旋纠缠起来。（自旋是类似于微型条形磁铁指向的量子属性——原子核或电子可以向上或向下自旋。）“这是首次演示可重复的、按需的自旋集合纠缠，”她说。
掺磷硅在固态量子计算和量子信息处理方面具有前景，因为每个磷原子都有一个相对自由的电子，可以进行操纵，并且信息可以编码在该电子的自旋和原子核本身的自旋上。基于硅的量子器件为与现有经典电子器件集成提供了相对清晰的途径。但没有人证明能够在这种硅晶体中大规模生产纠缠，这对于固态量子信息处理的某些实现是必要的。
通过一系列射频和微波脉冲，西蒙斯和她的同事将硅晶体中大约100亿个磷原子设置为纠缠态，其中每个原子都处于两种状态的叠加态——原子核和电子在一个状态中都处于自旋向上配置，或者在另一种状态中都处于自旋向下配置。测量原子核或电子的自旋会将原子的叠加态坍缩为两种可能状态之一。“如果你测量给定电子的向上自旋，你就知道原子核是向上的，”西蒙斯说。（纠缠态并非完全纯净，因此一些原子没有合作。）
最终，纠缠粒子对的集合可以在量子计算机中用作量子比特，或称qubit。量子比特同时处于0和1状态，并通过纠缠与其邻居相互作用的能力，将使量子计算机在普通机器上获得巨大的优势。一个基于纠缠自旋集合的强大量子计算机不需要接近100亿个量子比特，但它需要某种方式将量子信息从一个量子比特移动到下一个量子比特——也许是通过诱导磷电子在原子之间跳跃。西蒙斯说，如果能够实现这一壮举，将有助于绕过逐个添加纠缠量子比特的困难，从而实现更具可扩展性的量子计算方法。