分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)首次形成 有望催生新型量子計(jì)算機(jī)

美國(guó)和荷蘭物理學(xué)家成功將鈉銫極性分子冷卻至接近絕對(duì)零度，使1000多個(gè)分子處于一個(gè)巨大的量子態(tài)，形成了分子玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)。這項(xiàng)成果既可以幫助科學(xué)家創(chuàng)造出能無(wú)阻力流動(dòng)的超固體材料，又有助于研制新型量子計(jì)算機(jī)。相關(guān)論文發(fā)表于6月3日出版的《自然》雜志。

早在20世紀(jì)20年代，愛因斯坦等人預(yù)測(cè)，當(dāng)冷卻到接近絕對(duì)零度時(shí)，原子等粒子就不再“單兵作戰(zhàn)”，而是“整齊劃一”地聚集成一個(gè)“超級(jí)原子”，形成玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)（BEC）。自1995年以來(lái)，物理學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)原子BEC狀態(tài)，但他們一直期望穩(wěn)定的分子實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。研究人員表示，分子能以原子不可能的方式旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)，分子BEC可為物理學(xué)家提供模擬和理解更廣泛物理現(xiàn)象的可能性，但與原子相比，分子的控制和冷卻更具挑戰(zhàn)性。

在最新研究中，研究人員利用一團(tuán)極性分子完成了這一目標(biāo)。每個(gè)極性分子由一個(gè)鈉原子和一個(gè)銫原子組成。他們利用兩種微波場(chǎng)操控極性分子：一種控制分子的旋轉(zhuǎn)；另一種則使分子發(fā)生振蕩。這兩個(gè)微波場(chǎng)“攜手”使分子朝向特定方向，防止了分子之間發(fā)生碰撞，這使科學(xué)家能夠擠出最熱分子，從而進(jìn)一步冷卻分子。最終，他們將這些分子冷卻至約-273.15℃，得到了由1000多個(gè)分子組成的BEC，且其“壽命”長(zhǎng)達(dá)2秒。

分子BEC不僅有助于科學(xué)家更深入地理解量子化學(xué)和強(qiáng)相關(guān)量子材料的性質(zhì)，還可能為新型量子計(jì)算機(jī)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

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