分子玻色-爱因斯坦凝聚态首次形成，有望催生新型量子计算机

 

用钠铯分子创造出玻色-爱因斯坦凝聚态。图片来源：哥伦比亚大学

美国和荷兰物理学家成功将钠铯极性分子冷却至接近绝对零度，使1000多个分子处于一个巨大的量子态，形成了分子玻色-爱因斯坦凝聚态。这项成果既可以帮助科学家创造出能无阻力流动的超固体材料，又有助于研制新型量子计算机。相关论文发表于3日出版的《自然》杂志。

早在20世纪20年代，爱因斯坦等人预测，当冷却到接近绝对零度时，原子等粒子就不再“单兵作战”，而是“整齐划一”的聚集成一个“超级原子”，形成玻色-爱因斯坦凝聚态（BEC）。自1995年以来，物理学家已经实现原子BEC状态，但他们一直期望稳定的分子实现这一目标。研究人员表示，分子能以原子不可能的方式旋转和振动，分子BEC可为物理学家提供模拟和理解更广泛物理现象的可能性，但与原子相比，分子的控制和冷却更具挑战性。

在最新研究中，研究人员利用一团极性分子完成了这一目标。每个极性分子由一个钠原子和一个铯原子组成。他们利用两种微波场操控极性分子：一种控制分子的旋转；另一种则使分子发生振荡。这两个微波场“携手”使分子朝向特定方向，防止了分子之间发生碰撞，这使科学家能够挤出最热分子，从而进一步冷却分子。最终，他们将这些分子冷却至约-273.15摄氏度，得到了由1000多个分子组成的BEC，且其“寿命”长达2秒。

分子BEC不仅有助于科学家更深入地理解量子化学和强相关量子材料的性质，还可能为新型量子计算机的开发奠定基础。