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中國科大在超冷分子量子調控領域取得進展

文章來源:中國科學技術大學   發布時間:2019-08-23  【字號:     】  

  中國科學技術大學潘建伟、赵博等在超冷分子量子调控研究中取得新进展。在该研究中,他们在制备振动转动基态的分子过程中,观测到共振受激拉曼绝热通道和失谐受激拉曼绝热通道之间的干涉,向基于超冷原子分子的量子模拟迈进了重要一步。近日,这一研究成果以编辑推荐的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上。

  超冷原子分子因其高度可控性,一直以來是量子模擬研究的理想候選。超冷原子分子量子模擬利用高度可控的量子系統來模擬複雜的難于計算的物理系統,不僅爲經典計算機無法有效處理的大規模計算難題提供了解決方案,也可以揭示複雜物理系統的規律,從而在化學和材料設計中具有廣泛的應用前景。

  超冷分子的量子调控是超冷原子分子量子模拟领域的一个研究热点。自2008年美国科学院院士黛博拉·金(Deborah Jin)和叶军(Jun Ye)的联合实验小组利用受激拉曼绝热通道技术(Stimulated adiabatic Raman passage)制备了铷钾超冷分子以来,多种碱金属原子的分子陆续在其他实验室中利用相同的技术被制备出来。受激拉曼绝热通道技术可以实现分子不同内态之间高效的转移。在过去三十年间,这项技术广泛地应用于物理和化学的各个研究领域,并且已经成为制备超冷振动转动基态分子的关键技术。分子具有非常复杂的振动转动和超精细结构。一直以来,人们普遍认为在多能级分子体系中通过共振光耦合来选取等效的三能级系统,分子会在共振拉曼绝热通道的驱使下完成内态的转移。其他的能级由于单光子失谐远大于激光拉比频率,对内态转移的影响可以忽略不计。

  在該項研究成果中,中國科大的研究團隊通過巧妙的設計實驗,觀測到失諧的受激拉曼絕熱通道和共振受激拉曼絕熱通道之間的幹涉現象。這種幹涉現象在過去的研究中一直沒有被觀測到過。這一實驗解決了例如基態分子超精細態純度和相幹性等一系列懸而未決的問題。利用這種幹涉,研究人員實現了受激拉曼絕熱通道幹涉儀,並利用幹涉儀高精度地測量了基態分子核自旋的相互作用常數。

  該實驗的重要意義在于,這是第一次觀測到共振受激拉曼絕熱通道和失諧拉曼絕熱通道之間的幹涉現象,闡明了失諧拉曼絕熱通道在分子內態轉移中的不可忽視的作用。這一工作得到了審稿人的高度評價:“這是一個出乎意料的結果。失諧的受激拉曼絕熱通道在某些條件下不能被忽略,而是會和共振受激拉曼絕熱通道發生明顯的幹涉。受激拉曼絕熱通道技術已經發展了三十年,令人驚訝的是這個現象以前沒有人注意到過。”“這一工作對其他系統設計受激拉曼絕熱通道具有重要的指導意義。”

  該研究工作得到自然科學基金委、科技部、中科院、安徽省等的支持。

  論文链接

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(責任編輯:葉瑞優)

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