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“超冷”分子有望用于量子计算和模拟

通过普渡大学|2014年3月12日,

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西拉斐特,印第安纳州——研究人员创造了一种新型的“超冷”分子,利用激光将原子冷却到接近绝对零度,然后将它们粘在一起,这项技术可能会应用于量子计算、精确传感器和高级模拟。

“它听起来违反直觉,但是你可以使用激光带走动能,导致激进冷却,”说勇陈平,普渡大学物理与电气电脑工程副教授。

物理学家们正在利用激光来实现这种极端的冷却,将温度降至接近绝对零度,即零下273摄氏度(零下459华氏度)——这是宇宙中可能的最低温度。

在这些温度下,原子被带到近静止,使得可能的新型化学相互作用在于性质。该过程在称为磁光阱的装置内部进行,该系统是使用真空室,磁线圈和一系列激光器冷却和捕获原子的系统。

“这是我们的试管,”他说丹尼尔S.艾略特他是电子、计算机工程和物理学教授。“在超冷化学中,分子移动非常缓慢,所以它们有很长的时间相互作用。”

其他研究人员使用该方法将冷分子从其他碱金属的原子中产生,这相对容易变成超级分子。Purdue研究人员是第一个通过Chen和Elliott领导的碱金属锂和铷实现了里程碑。

调查结果详述了一项研究论文,这些论文中出现在2月份的“迅速沟通”期刊“物理审查”中,这是美国物理社会的出版物。本文由前普渡物理博士生学生Sourav Dutta撰写撰写的人,他毕业了;研究生John Lorenz and Adeel Altaf;艾略特和陈。本文可在线提供http://pra.aps.org/abstract/pra/v89/i2/e020702.

该方法称为光读数:使用激光合并两个原子以在它们之间诱导化学键,形成分子。这些分子可含有两种相同类型的原子 - 使它们同核 - 或者它们可以含有两种不同类型的原子,异仲核,例如由团队产生的锂 - 铷分子的情况。

如果分子是异核的,则据说这些两个原子之间的电荷差异是极性的。这种电荷差异称为偶极矩,其能够在分子之间相互作用。偶极矩越大,互动越强。

锂-铷分子可能是各种应用的理想选择,包括量子计算,因为它有一个重要的偶极矩,可以使这些分子用作“量子比特”。

量子计算机将利用量子理论中描述的一种叫做“纠缠”的现象。与传统计算机处理中使用的只有1和0的状态不同,在1和0之间可能存在许多“纠缠量子态”,极大地提高了处理信息的能力。

埃利奥特说:“在量子计算中,偶极矩越大,分子之间的相互作用就越强,而你需要这种相互作用。”“它们需要相互作用才能相互影响,这是纠缠的关键。”

锂-铷分子的另一个潜在优势是它可以大量生产。

“锂-铷的生产速度比其他双碱金属分子高得多,”陈说。“这真是个惊喜。人们已经知道它具有双碱金属分子中第三大的偶极矩,但没有人预料到它的制造效率会如此之高。”

UltraChold意味着低于绝对零的千分之一的温度。实现这种防寒极端需要减少分子的动能以及它们的“内部励磁能量”,其以三种方式储存:分子本身的旋转,原子核的振动,以及电子中的电子在“壳中的运动“围绕核。三重奏的组合能量称为罗维亚特,缩短版本的旋转,振动和电子。

Dutta说:“我们报告了一种通过光联想高效生产超冷锂铷分子的方法。”“这为在基极状态下生产这种超冷锂铷分子迈出了第一步。”

“地面状态”中的分子具有尽可能稳定,更容易控制的罗维黑能量。

有关更多信息,请访问www.purdue.edu.


了下:M2M(机器对机器)


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