科学家实现单个超冷分子的相干合成
2020-10-13 10:49:29      来源:《中国科学报》

中科院精密测量研究院研究员詹明生、副研究员何晓东团队在实验室中利用微波将光阱中一对超冷异核原子相干合成单个超冷分子,在国际上首次实现单个分子的相干合成。研究工作由该研究团队联合奥地利维也纳工业大学、北京计算科学研究中心、清华大学、上海交通大学、法国巴黎萨克雷大学等机构的研究人员共同完成,相关成果日前发表于《科学》。

操控原子—分子体系的所有自由度,一直以来是量子体系调控的追求。通向单分子操控的有效途径之一是基于光阱中完全操控单原子的能力,进而从少体原子合成单分子。此前虽有来自美国哈佛大学的研究组演示了在光阱中利用光缔合技术将一对异核原子合成单个双原子分子,但由于受限于光缔合过程中伴随的自发辐射引起的强退相干效应,无法实现单个分子的相干合成。

为了克服合成单分子过程中的退相干问题,研究团队另辟蹊径,首创了一种单分子的相干合成方法,即原子自旋与相对运动波函数耦合(SMC)的新机制。

首先,他们选用微波而非激光合成分子,相比后者,微波不对原子产生自发辐射等退相干效应;其次,在SMC机制支配下,光阱中原子之间的相对运动波函数偏离分子相互作用势的中心,从而导致与弱束缚态波函数之间的重叠积分得到增强,也就是原子—分子间的微波跃迁概率得到增强,最终实现了处于囚禁势基态的单个分子的相干合成。同时他们通过人为调整微波强度,实现了光阱中双原子与单个分子之间长寿命的拉比振荡,即实现了两原子量子体系中原子态与分子态的可控相干叠加。

编辑: 曾子芮 责任编辑: 孙红亮

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