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中国科大超冷量子化学研究 取得重大突破

研究成果登上权威学术期刊《Science》

时间:2019-01-22 09:23:10

  中安在线讯 据江淮晨报报道,近日,江淮晨报、江淮网记者从中国科大获悉,该校潘建伟、赵博等利用超冷原子分子量子模拟在化学物理研究中取得重大突破,他们通过对磁场的精确调控首次在实验上观测到超低温度下基态分子与原子之间的散射共振,向基于超冷原子分子的超冷量子化学研究迈进了重要一步。1月18日,这一重要研究成果发表在国际权威学术期刊《科学》(《Science》)上。

  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。

  当前,量子计算的短期目标,是通过发展专用型量子计算机,即专用量子模拟机,能够在某些特定的问题上解决现有经典计算机无法解决的问题。例如,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。

  在该项研究中,中国科学技术大学的研究团队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。在实验中,潘建伟团队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。

  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,成功地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。这些散射共振提供了对含有高达49个电子的钾-钠-钾三原子分子复杂体系势能面的超高精度测量,成功获取了势能面在短程部分的重要信息。

  “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,同时,这一工作也是当前原子分子物理研究的亮点,具有非常重要的意义。”《科学》审稿人高度评价道。

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来源:中安在线  作者:
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