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超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得实质性突破【图】

2019年01月30日 14:59:41字号:T|T

    量子计算和量子模拟具有强大的并行计算和模拟能力,不仅为经典计算机无法解决的大规模计算难题提供有效解决方案,也可有效揭示复杂物理系统的规律,为新能源开发、新材料设计等提供指导。超冷原子分子量子模拟,利用高度可控的超冷量子系统来模拟复杂的难于计算的物理系统,可以对复杂系统进行细致和全方位的研究,从而在化学反应和新型材料设计中具有广泛的应用前景。

    近期,中国科学技术大学潘建伟、赵博等人首次成功观测到了超低温下钠钾基态分子和钾原子间的散射共振。课题组从温度为几百纳开的超冷钠和钾原子混合气出发,制备出处于不同超精细态的钠钾振转基态分子,并将之与处于不同内态的钾原子相混合。在此基础上,通过精密的调节磁场来精确地调控原子分子散射态和三体束缚态的能量差,成功的在分子损失谱上观测到了超低温下钠钾基态分子和钾原子间的一系列散射共振峰。对含有高达49个电子的钾-钠-钾三原子分子复杂体系势能面,散射共振提供了超高精度测量,成功获取了势能面在短程部分的重要信息。《科学》杂志审稿人评价:“这是一个非常重要的和令人振奋的工作,虽然超冷分子已经被制备出来,却从没有分子散射共振被报道过…当前超冷化学研究的主要困难在于势能面的短程部分的信息无法从以往的实验中获取。从这种意义上说,这一工作改变了超冷极性分子和超冷物理化学的游戏规则…这一工作是当前原子分子物理研究的亮点,具有非常重要的意义”。

    该研究工作得到了国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项的支持。

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