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单分子激光制冷首接近绝对零度 |
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超冷材料将可应用于制造量子计算机 |
据英国《自然》杂志网站9月19日报道，明升体育app家使用激光，把分子冷冻到接近绝对零度，这是单分子激光制冷首次达到这样的低温。向控制物质明升手机物理过程，制造量子计算机迈进了一大步。
上世纪七八十年代，物理学家就能将原子冷却到非常接近绝对零度的低温。基本原理就是用激光作用在原子上使之减速。当原子被冷冻到接近绝对零度时，它们就会遵守特殊的量子力学定律。在与它们的低能级相应的状态下振动，这被用作超敏加速计和量子钟，原子本身也会粘在一起形成一种“超级原子”，这就是著名的“玻色—爱因斯坦凝聚”。
对分子制冷要比对单个原子更加复杂。原子可以通过激光来制冷，因为来自激光束的光粒子被吸收后，原子会重新发出一个光子，从而减少动能。经过上千次这种反应滞后，原子就被冷冻在绝对零度附近十亿分之几的范围内。但分子比原子更重，更难对激光起反应。而且，分子会以原子键和旋转、自旋的方式储存能量，这些因素都让分子很难变冷。
美国耶鲁大学的爱德华·舒曼和戴维·德米尔，使用了既有技术和几项新技术，把氟化锶（SrF）冷冻到仅有几百微开氏度。研究小组用了一种新方法，使分子在同一方向上实现整体制冷。首先，他们选择了氟化锶，经过计算，这种分子不太可能发生振动阻碍制冷；然后，他们选择了一束彩色激光，以确保能量被分子吸收而不会让它们自旋；最后，他们用了一种预先冷冻的氟化锶，取得了良好的效果。
这种超冷分子有助于明升体育app家研究量子力学的明升手机属性。超低温度下，极性分子可被看作是微小的磁体，有着南北两极，研究人员可利用这一性质，构建一个反应系统，让极冷粒子在其中相互反应，而这用超冷原子是做不到的。
目前的温度尚不是最低，研究小组正在设法让氟化锶冷却到大约300微开氏度。研究人员表示，主要数据显示还能做到更低的温度。如果进一步把激光制冷技术拓展到分子，就能让多种不同的分子达到超冷稳定。
德米尔说，最终超冷材料将应用在量子计算机上。由于超冷分子具有“磁体”特征，这意味着分子之间能通过磁场互相反应。使它们能执行分类量子计算，可能会突破现有计算机的编码和解码问题，实现量子重叠与牵连原理产生的巨大计算能力。这是当前最大的超级计算机由于物理明升手机方面的限制而无法实现的。（来源：科技日报 常丽君）
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