如果將化學反應(yīng)放大到量子水平，您會注意到粒子的行為就像波一樣，可以產(chǎn)生漣漪和碰撞。長期以來，科學家們一直在尋求理解量子相干性，即粒子維持相位關(guān)系并同時存在于多種狀態(tài)的能力。這類似于同步波的所有部分。量子相干性能否在鍵動態(tài)斷裂和形成的化學反應(yīng)中持續(xù)存在，一直是一個懸而未決的問題。
現(xiàn)在，哈佛大學的科學家團隊首次證明了涉及超冷分子的化學反應(yīng)中量子相干性的存在。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了利用化學反應(yīng)在量子信息科學中未來應(yīng)用的潛力。
“我對我們的工作感到非常自豪，我們研究了化學反應(yīng)的一個非?；镜男再|(zhì)，我們真的不知道結(jié)果會是什么，”資深合著者、西奧多·威廉·理查茲化學教授兼化學教授康昆·倪說。物理。 “通過實驗來了解大自然告訴我們什么，真的很令人高興。”
在《科學》雜志上發(fā)表的論文中，研究人員詳細介紹了他們?nèi)绾卧诔洵h(huán)境中研究涉及40 K 87 Rb 雙堿分子的特定原子交換化學反應(yīng)，其中兩個鉀銣 (KRb) 分子反應(yīng)形成鉀 (K 2 ) 和銣 (Rb 2 ) 產(chǎn)品。
研究小組通過操縱磁場，在糾纏態(tài)下制備了 KRb 分子的初始核自旋，然后用專門的工具檢查了結(jié)果。在超冷環(huán)境下，Ni實驗室能夠跟蹤核自旋自由度并觀察反應(yīng)過程和結(jié)果背后復雜的量子動力學。
利用激光冷卻和磁捕獲，該團隊能夠?qū)⒎肿永鋮s到絕對零以上幾分之一度。在這種溫度僅為 500 納開爾文的超冷環(huán)境中，分子速度減慢，使科學家能夠以極高的精度分離、操縱和檢測單個量子態(tài)。這種控制有助于觀察疊加、糾纏和相干等量子效應(yīng)，這些效應(yīng)在分子和化學反應(yīng)的行為中發(fā)揮著基礎(chǔ)作用。
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