中國科學技術大學潘建偉、趙博等在超冷分子量子調(diào)控研究中取得新進展。在該研究中，他們在制備振動轉(zhuǎn)動基態(tài)的分子過程中，觀測到共振受激拉曼絕熱通道和失諧受激拉曼絕熱通道之間的干涉，向基于超冷原子分子的量子模擬邁進了重要一步。近日，這一研究成果以編輯推薦的形式發(fā)表在國際學術期刊《物理評論快報》上。

　　超冷原子分子因其高度可控性，一直以來是量子模擬研究的理想候選。超冷原子分子量子模擬利用高度可控的量子系統(tǒng)來模擬復雜的難于計算的物理系統(tǒng)，不僅為經(jīng)典計算機無法有效處理的大規(guī)模計算難題提供了解決方案，也可以揭示復雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，從而在化學和材料設計中具有廣泛的應用前景。

　　超冷分子的量子調(diào)控是超冷原子分子量子模擬領域的一個研究熱點。自2008年美國科學院院士黛博拉·金（Deborah Jin）和葉軍（Jun Ye）的聯(lián)合實驗小組利用受激拉曼絕熱通道技術（Stimulated adiabatic Raman passage）制備了銣鉀超冷分子以來，多種堿金屬原子的分子陸續(xù)在其他實驗室中利用相同的技術被制備出來。受激拉曼絕熱通道技術可以實現(xiàn)分子不同內(nèi)態(tài)之間高效的轉(zhuǎn)移。在過去三十年間，這項技術廣泛地應用于物理和化學的各個研究領域，并且已經(jīng)成為制備超冷振動轉(zhuǎn)動基態(tài)分子的關鍵技術。分子具有非常復雜的振動轉(zhuǎn)動和超精細結(jié)構(gòu)。一直以來，人們普遍認為在多能級分子體系中通過共振光耦合來選取等效的三能級系統(tǒng)，分子會在共振拉曼絕熱通道的驅(qū)使下完成內(nèi)態(tài)的轉(zhuǎn)移。其他的能級由于單光子失諧遠大于激光拉比頻率，對內(nèi)態(tài)轉(zhuǎn)移的影響可以忽略不計。

　　在該項研究成果中，中國科大的研究團隊通過巧妙的設計實驗，觀測到失諧的受激拉曼絕熱通道和共振受激拉曼絕熱通道之間的干涉現(xiàn)象。這種干涉現(xiàn)象在過去的研究中一直沒有被觀測到過。這一實驗解決了例如基態(tài)分子超精細態(tài)純度和相干性等一系列懸而未決的問題。利用這種干涉，研究人員實現(xiàn)了受激拉曼絕熱通道干涉儀，并利用干涉儀高精度地測量了基態(tài)分子核自旋的相互作用常數(shù)。

　　該實驗的重要意義在于，這是第一次觀測到共振受激拉曼絕熱通道和失諧拉曼絕熱通道之間的干涉現(xiàn)象，闡明了失諧拉曼絕熱通道在分子內(nèi)態(tài)轉(zhuǎn)移中的不可忽視的作用。這一工作得到了審稿人的高度評價：“這是一個出乎意料的結(jié)果。失諧的受激拉曼絕熱通道在某些條件下不能被忽略，而是會和共振受激拉曼絕熱通道發(fā)生明顯的干涉。受激拉曼絕熱通道技術已經(jīng)發(fā)展了三十年，令人驚訝的是這個現(xiàn)象以前沒有人注意到過。”“這一工作對其他系統(tǒng)設計受激拉曼絕熱通道具有重要的指導意義。”

　　該研究工作得到自然科學基金委、科技部、中科院、安徽省等的支持。