用微波屏蔽超冷分子

　　为了屏蔽分子，它们暴露在来自天线阵列的微波中。图片来源：拉德布德大学
　　超冷分子有望应用于新的量子技术。不幸的是，这些分子在相互碰撞时被破坏。哈佛大学、麻省理工学院、高丽大学和Radboud大学的研究人员已经证明，可以通过使用微波引导分子之间的相互作用，使它们相互排斥，因此在碰撞过程中不会相互靠近，从而防止这些碰撞损失。碰撞。他们的论文将于8月13日发表在《科学》杂志上。
　　量子计算和量子模拟等即将到来的量子技术现在都是炒作。在各种平台（例如俘获离子和里德堡原子阵列）中实现了巨大飞跃。超冷分子是另一个有前途的平台。不幸的是，分子之间的碰撞导致损失，就好像它们具有化学反应性一样，这限制了过去十年冷却分子的能力。一组研究人员现在已经证明，可以通过使用微波设计分子之间的排斥相互作用来抑制这些碰撞损失。
　　消除碰撞损失和促进弹性碰撞将使分子冷却为量子气体，并使其在新的量子技术中的应用触手可及。超冷分子的一个独特优势是分子之间的相互作用可以通过使用外部场在实验室中转动旋钮来调整和控制。例如，当分子暴露于微波时，它们的偶极矩会随着微波而振荡。通过这种方式，我们可以控制分子偶极矩之间的相互作用。
　　偶极矩也可以相互联锁，而不是跟随微波场，这会导致分子之间的吸引或排斥。分子之间的排斥可以防止它们靠在一起。通过这种方式，我们可以保护分子免受碰撞损失，Radboud大学的TijsKarman解释说，他提出了这种方法并指导了实验。
　　实验实现
　　这是第一次，微波屏蔽实验已在约翰道尔教授在哈佛大学的实验室证实。该实验使用一氟化钙分子（CaF），使用称为激光冷却的技术将其冷却至100K的温度。然后将这些分子存储在由聚焦激光制成的单独陷阱中，这些陷阱称为光镊。两把镊子，每把镊子都含有一个分子，然后合并以研究恰好两个分子之间的碰撞。为了屏蔽分子，它们暴露在来自天线阵列的微波中。通过这种方式，物理学家设计了分子之间的排斥相互作用，以保护它们免受碰撞损失。损失率降低了六倍。
　　冷却到分子的量子气体
　　除了抑制碰撞损失外，当分子相距很远时，分子之间的排斥会导致快速弹性碰撞。此处弹性碰撞增加了17倍。这些弹性碰撞对于热化很重要。快速热化和缓慢损失正是通过蒸发进一步冷却分子所需要的，这是该领域的一个长期里程碑。因此，这里展示的屏蔽是朝着创造超冷分子量子气体和实现量子计算和量子模拟等未来量子技术迈出的重要一步。
　　更多信息：LocAndereggetal，Observationofmicrowaveshieldingofultracoldmolecules，Science（2021）。DOI：10。1126science。abg9502