超冷原子分子量子模擬在化學(xué)物理研究中取得實質(zhì)性突破【圖】

    量子計算和量子模擬具有強(qiáng)大的并行計算和模擬能力，不僅為經(jīng)典計算機(jī)無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案，也可有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計等提供指導(dǎo)。超冷原子分子量子模擬，利用高度可控的超冷量子系統(tǒng)來模擬復(fù)雜的難于計算的物理系統(tǒng)，可以對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致和全方位的研究，從而在化學(xué)反應(yīng)和新型材料設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用前景。

    近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、趙博等人首次成功觀測到了超低溫下鈉鉀基態(tài)分子和鉀原子間的散射共振。課題組從溫度為幾百納開的超冷鈉和鉀原子混合氣出發(fā)，制備出處于不同超精細(xì)態(tài)的鈉鉀振轉(zhuǎn)基態(tài)分子，并將之與處于不同內(nèi)態(tài)的鉀原子相混合。在此基礎(chǔ)上，通過精密的調(diào)節(jié)磁場來精確地調(diào)控原子分子散射態(tài)和三體束縛態(tài)的能量差，成功的在分子損失譜上觀測到了超低溫下鈉鉀基態(tài)分子和鉀原子間的一系列散射共振峰。對含有高達(dá)49個電子的鉀-鈉-鉀三原子分子復(fù)雜體系勢能面，散射共振提供了超高精度測量，成功獲取了勢能面在短程部分的重要信息?！犊茖W(xué)》雜志審稿人評價：“這是一個非常重要的和令人振奮的工作，雖然超冷分子已經(jīng)被制備出來，卻從沒有分子散射共振被報道過…當(dāng)前超冷化學(xué)研究的主要困難在于勢能面的短程部分的信息無法從以往的實驗中獲取。從這種意義上說，這一工作改變了超冷極性分子和超冷物理化學(xué)的游戲規(guī)則…這一工作是當(dāng)前原子分子物理研究的亮點(diǎn)，具有非常重要的意義”。

    該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項的支持。