科学家证明了涉及超冷分子的化学反应中量子相干性的存在

如果将化学反应放大到量子水平，您会注意到粒子的行为就像波一样，可以产生涟漪和碰撞。长期以来，科学家们一直在寻求理解量子相干性，即粒子维持相位关系并同时存在于多种状态的能力。这类似于同步波的所有部分。量子相干性能否在键动态断裂和形成的化学反应中持续存在，一直是一个悬而未决的问题。

现在，哈佛大学的科学家团队首次证明了涉及超冷分子的化学反应中量子相干性的存在。这些发现凸显了利用化学反应在量子信息科学中未来应用的潜力。

“我对我们的工作感到非常自豪，我们研究了化学反应的一个非常基本的性质，我们真的不知道结果会是什么，”资深合著者、西奥多·威廉·理查兹化学教授兼化学教授康昆·倪说。物理。 “通过实验来了解大自然告诉我们什么，真的很令人高兴。”

在《科学》杂志上发表的论文中，研究人员详细介绍了他们如何在超冷环境中研究涉及40 K 87 Rb 双碱分子的特定原子交换化学反应，其中两个钾铷 (KRb) 分子反应形成钾 (K 2 ) 和铷 (Rb 2 ) 产品。

研究小组通过操纵磁场，在纠缠态下制备了 KRb 分子的初始核自旋，然后用专门的工具检查了结果。在超冷环境下，Ni实验室能够跟踪核自旋自由度并观察反应过程和结果背后复杂的量子动力学。

利用激光冷却和磁捕获，该团队能够将分子冷却到绝对零以上几分之一度。在这种温度仅为 500 纳开尔文的超冷环境中，分子速度减慢，使科学家能够以极高的精度分离、操纵和检测单个量子态。这种控制有助于观察叠加、纠缠和相干等量子效应，这些效应在分子和化学反应的行为中发挥着基础作用。

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