我国首次在超冷原子分子混合气中实现三原子分子的量子相干合成-600学习网

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C114新闻，2月11日(余宇)量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力。它们不仅能解决经典计算机无法处理的计算问题，还能有效揭示复杂物理系统的规律，从而为新能源开发.新材料设计等提供指导。然而，要实现这一目标，必须准备好大规模量子纠缠并进行容错计算，这仍然需要长期不懈的努力。

超冷分子将为实现量子计算开辟新思路，为量子模拟提供理想平台。然而，由于分子中振动和旋转能级的复杂姓，很难通过直接冷却制备超冷分子。超冷原子技术的发展为制备超冷分子提供了新的途径。自2008年美国科学院院士Deborah Jin和叶军联合实验组制备了铷钾的超冷基态分子以来，其他实验室相继制备了各种碱金属原子的双原子分子，并广泛应用于超冷化学和量子模拟的研究。超冷基态分子的成功制备引起了人们对合成三原子分子的兴趣。

·2015年，法国国家科学研究中心(French National Science Research Center)的奥利维尔·杜利厄(Olivier Dulieu)教授和其他人从理论上分析了从原子.硅藻和分子的混合物合成三原子分子的可行姓。然而，由于三原子分子之间的相互作用极其复杂，无法精确计算，因此理论上无法预测三原子分子的束缚态能量以及散射态与束缚态的耦合强度。

·2019年，中国科技大学研究团队首次观察到原子和双原子分子在超低温下的费什巴赫共振。在Feshbach共振附近，三原子分子的束缚态和散射态的能量趋于相同，共振大大增强了散射态和束缚态之间的耦合。原子分子费什巴赫共振的成功观察为三原子分子的合成提供了新的机会。然而，由于原子和分子的费什巴赫共振非常复杂，理论上很难理解。是否以及如何利用费什巴赫共振合成三个原子分子仍是实验中的一个巨大挑战。

根据中国科技大学的消息，最近，根据之前的研究成果，潘建伟，中国科技大学赵波等人与中国科学院化学研究所白春丽小组合作，利用射频场在钾原子和钠钾基态分子的费什巴赫共振附近相干合成原子和双原子分子，这是基于超冷原子和分子的量子模拟和超冷量子化学研究的重要一步。

图：使用射频场从超冷原子和双原子分子的混合物合成三原子分子的示意图

在实验中，研究人员从接近绝对零度的超冷原子混合物中制备了单一超精细状态的钠钾基态分子。

在钾原子和钠钾分子的费什巴赫共振附近，原子分子的散射态和三原子分子的束缚态通过射频场耦合在一起。他们成功地在钠和钾分子的射频损耗谱上观察到了三个原子分子的射频合成信号，并在费什巴赫共振附近测量了三个分子的结合能。这项工作为量子模拟和超冷化学的研究开辟了一条新的途径。超冷三原子分子是量子力学中模拟三体问题的理想研究平台。三体问题极其复杂，尽管经典的三体问题由于混沌效应的存在而无法精确求解。在量子力学的约束下，三体问题变得更加难以捉摸。如何理解和描述量子力学中的三体问题一直是一个难题