科學(xué)家利用分子進(jìn)入單量子態(tài)
從不可破解的網(wǎng)絡(luò)到地震傳感器，研究人員對量子技術(shù)的潛力有著很大的想法，。但所有這些都取決于一項(xiàng)重大的技術(shù)成就：能建造和控制量子粒子系統(tǒng)，而量子粒子是宇宙中最小的物體之一。 UPLr[ >Q#
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隨著芝加哥大學(xué)科學(xué)家發(fā)表的一種新方法，這個目標(biāo)離實(shí)現(xiàn)又近了一步。該論文于4月28日發(fā)表在《自然》雜志上，展示了如何讓多個分子同時進(jìn)入一個量子態(tài)--這是量子物理學(xué)最重要的目標(biāo)之一。 DUY#RJf
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分子圖像成功匯集到Bose-Einstein冷凝物中 !*EHr09N7
“幾十年來，人們一直在嘗試這樣做，所以我們非常興奮，”論文資深作者、芝加哥大學(xué)物理學(xué)教授Cheng Chin說道。他指出，他在上世紀(jì)90年代還是一名研究生時就想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，“我希望這能在多體量子化學(xué)中開辟新的領(lǐng)域。有證據(jù)表明，還有很多發(fā)現(xiàn)等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)�！� dZv-lMYBE
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物質(zhì)的一種基本狀態(tài)被稱為玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)：當(dāng)一組粒子冷卻到接近絕對零度時共享一個量子態(tài)，整個粒子群就開始表現(xiàn)得就像一個單獨(dú)的原子。這有點(diǎn)像讓整個樂隊(duì)在演奏時步調(diào)一致--很難做到，但當(dāng)它發(fā)生時一個全新的可能性世界就會打開。 :aco$ZNH5
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幾十年來，科學(xué)家們已經(jīng)能用原子來做這件事，但他們真正想做的是能用分子來做。這樣的突破可以作為許多形式的量子技術(shù)的基礎(chǔ)。 W0l|E&fj[
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但由于分子比原子大，擁有更多的運(yùn)動部件，大多數(shù)利用分子的嘗試都陷入了混亂�！霸邮呛唵蔚那蛐挝矬w，而分子會振動、旋轉(zhuǎn)、攜帶小磁鐵，”Chin指出，“因?yàn)榉肿涌梢宰龊芏嗖煌氖虑椋@讓它們更有用同時也更難控制。” -s4qm)\
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Chin的團(tuán)隊(duì)希望利用實(shí)驗(yàn)室最近提供的一些新功能。去年，他們開始在新增兩個條件后展開試驗(yàn)。 =7#)8p[
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第一種方法是進(jìn)一步冷卻整個系統(tǒng)--降到10毫開爾文，比絕對零度高一點(diǎn)點(diǎn)。然后他們把這些分子塞進(jìn)一個狹小的空間，這樣它們就被釘平了。Chin說道：“通常情況下，分子會向各個方向運(yùn)動，如果你允許的話它們就不那么穩(wěn)定了。我們限制了分子，使它們在二維表面上并只能向兩個方向移動�！� o^_z+JFwb
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結(jié)果是一組幾乎完全相同的分子--完全相同的方向排列、相同的振動頻率并處于相同的量子態(tài)。 a\^DthZ!;|
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科學(xué)家們將這種分子凝聚態(tài)描述為量子工程的一張?jiān)嫉男庐嫾��！斑@絕對是一個理想的起點(diǎn)。比如，如果你想建立量子系統(tǒng)來保存信息那么在格式化和存儲這些信息之前你需要一張白紙，”Chin說道。 Pp #!yMxBr
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截止到目前，他們已經(jīng)能將幾千個分子以這種狀態(tài)連接在一起并開始探索其潛力。 ${mH bqN
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“在傳統(tǒng)的化學(xué)思維方式中，你認(rèn)為幾個原子和分子碰撞并形成一個新的分子。但在量子狀態(tài)下，所有分子共同作用、集體行為。這開啟了一種探索分子如何共同反應(yīng)成為一種新分子的全新方式，”Chin說道。 d\xh> o
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