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分子玻色-爱因斯坦凝聚态首次形成

有望催生新型量子计算机

2024-06-05 科技日报 刘霞
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美国和荷兰物理学家成功将钠铯极性分子冷却至接近绝对零度,使1000多个分子处于一个巨大的量子态,形成了分子玻色-爱因斯坦凝聚态。这项成果既可以帮助科学家创造出能无阻力流动的超固体材料,又有助于研制新型量子计算机。相关论文发表于6月3日出版的《自然》杂志。

早在20世纪20年代,爱因斯坦等人预测,当冷却到接近绝对零度时,原子等粒子就不再“单兵作战”,而是“整齐划一”地聚集成一个“超级原子”,形成玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)。自1995年以来,物理学家已经实现原子BEC状态,但他们一直期望稳定的分子实现这一目标。研究人员表示,分子能以原子不可能的方式旋转和振动,分子BEC可为物理学家提供模拟和理解更广泛物理现象的可能性,但与原子相比,分子的控制和冷却更具挑战性。

在最新研究中,研究人员利用一团极性分子完成了这一目标。每个极性分子由一个钠原子和一个铯原子组成。他们利用两种微波场操控极性分子:一种控制分子的旋转;另一种则使分子发生振荡。这两个微波场“携手”使分子朝向特定方向,防止了分子之间发生碰撞,这使科学家能够挤出最热分子,从而进一步冷却分子。最终,他们将这些分子冷却至约-273.15℃,得到了由1000多个分子组成的BEC,且其“寿命”长达2秒。

分子BEC不仅有助于科学家更深入地理解量子化学和强相关量子材料的性质,还可能为新型量子计算机的开发奠定基础。

打印 责任编辑:梁春雨

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