量子力学在解释原子尺度物质行为方面取得的成功，使得一些超出直觉的现象成为可被严谨描述的物理现实。其中，量子纠缠用于刻画曾发生相互作用的粒子在分离后仍保留关联：对其中一个粒子的操作，会对另一个粒子的可测性质产生影响，即便两者已不再相互作用且相距遥远。

德国柏林马克斯·玻恩研究所与西班牙马德里自治大学、IMDEA纳米科学研究所的研究人员在一项最新工作中，将纠缠研究推进到电子运动的自然时间尺度——阿秒尺度。相关论文已发表在《自然》杂志。

研究团队指出，当前实验室可产生的阿秒脉冲通常由极紫外（XUV）辐射构成，其光子能量高于已知化合物的结合能，因而会触发光电离过程并形成由离子与光电子组成的双体系统。当该系统的总波函数无法写成分别描述离子与光电子的波函数的单一直积时，两者即表现为纠缠。

在该研究的实验设计中，研究人员使用一对阿秒脉冲并结合较长的红外脉冲对氢分子（H2）进行电离，生成H2+离子与光电子这一可能发生纠缠的两粒子体系。实验目标与多数阿秒实验一致，即观测超快电子动力学，具体为光电子离开后氢分子中留下“空穴”的超快运动。

研究人员表示，要观测上述动力学，需要残留的H2+分子离子中存在电子相干性，即离子中剩余电子不能被归属于某一单一量子态，而应处于两个量子态的叠加，并保持明确的相位关系。实验通过测量H2+解离为中性氢原子与H+离子时，空穴最终位于分子哪一侧来表征这一过程。

实验结果及相关理论计算显示，能否清晰观测空穴动力学（或等效地观测H2+离子中的相干电子动力学），取决于用于电离中性H2分子的那对阿秒脉冲之间的延迟时间。研究人员指出，这一延迟会改变H2+离子与光电子之间的纠缠程度，从而影响离子内部的相干性。

研究团队进一步报告称，通过改变阿秒脉冲对与红外脉冲之间的延迟，可观察到空穴最终偏好定位位置的振荡；而该振荡幅度——即实验结束时空穴偏好定位的程度、也可视作相干性的强弱——会随两阿秒脉冲之间的延迟而变化。研究人员据此认为，在H2+离子与光电子体系中，纠缠的增强会以削弱残留H2+分子离子电子相干性为代价，因此仅通过调节脉冲间延迟即可对相干性进行控制。

研究人员表示，该结果为在阿秒时间尺度上，通过不同组合的阿秒脉冲与几飞秒脉冲操控更复杂分子体系中的相干性与纠缠提供了新的实验路径，并可能为在需要时调节分子体系量子纠缠程度带来潜在意义。