據媒體報導，研究人員對量子技術的潛力有著很大的想法，從不可破解的網絡到地震傳感器。但所有這些都取決於一項重大的技術成就：能建造和控制量子粒子系統，而量子粒子是宇宙中最小的物體之一。 隨著芝加哥大學科學家發表的一種新方法，這個目標離實現又近了一步。
這篇論文展示了如何讓多個分子同時進入一個量子態–這是量子物理學最重要的目標之一。
「幾十年來，人們一直在嘗試這樣做，所以我們非常興奮，」論文資深作者、芝加哥大學物理學教授Cheng Chin說道。他指出，他在上世紀90年代還是一名研究生時就想實現這一目標，「我希望這能在多體量子化學中開辟新的領域。有證據表明，還有很多發現等著我們去發現。」
物質的一種基本狀態被稱為玻色-愛因斯坦凝聚態：當一組粒子冷卻到接近絕對零度時共享一個量子態，整個粒子群就開始表現得就像一個單獨的原子。這有點像讓整個樂隊在演奏時步調一致–很難做到，但當它發生時一個全新的可能性世界就會打開。
幾十年來，科學家們已經能用原子來做這件事，但他們真正想做的是能用分子來做。這樣的突破可以作為許多形式的量子技術的基礎。
但由於分子比原子大，擁有更多的運動部件，大多數利用分子的嘗試都陷入了混亂。「原子是簡單的球形物體，而分子會振動、旋轉、攜帶小磁鐵，」Chin指出，「因為分子可以做很多不同的事情，這讓它們更有用同時也更難控制。」
Chin的團隊希望利用實驗室最近提供的一些新功能。去年，他們開始在新增兩個條件後展開試驗。
第一種方法是進一步冷卻整個系統–降到10毫開爾文，比絕對零度高一點點。然後他們把這些分子塞進一個狹小的空間，這樣它們就被釘平了。Chin說道：「通常情況下，分子會向各個方向運動，如果你允許的話它們就不那麼穩定了。我們限制了分子，使它們在二維表面上並只能向兩個方向移動。」
結果是一組幾乎完全相同的分子–完全相同的方向排列、相同的振動頻率並處於相同的量子態。
科學家們將這種分子凝聚態描述為量子工程的一張原始的新畫紙。「這絕對是一個理想的起點。比如，如果你想建立量子系統來保存信息那麼在格式化和存儲這些信息之前你需要一張白紙，」Chin說道。
截止到目前，他們已經能將幾千個分子以這種狀態連接在一起並開始探索其潛力。
「在傳統的化學思維方式中，你認為幾個原子和分子碰撞並形成一個新的分子。但在量子狀態下，所有分子共同作用、集體行為。這開啟了一種探索分子如何共同反應成為一種新分子的全新方式，」Chin說道。
來源：cnBeta
