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我科学家在超冷原子量子模拟领域取得重大突破

中国科学院11日在北京宣布,中国科技大学和北京大学的联合研究团队在超冷原子量子模拟领域取得了重大突破。世界上首次提出了超冷原子的二维自旋轨道耦合理论,并在实验中得到成功验证。 研究结果发表在最新一期国际权威期刊《科学》上。 一些批评家认为这将促进人们对物质世界的理解。

中国科技大学潘建伟院士带领的团队主要完成了实验验证。 他说,计算和模拟是现代科学研究的重要手段,但当人们把物质世界研究到微观量子领域时,普通计算机无法完成任务,“模拟300个粒子的运动需要世界上所有计算机计算100万年。” 这就需要量子计算机,“但通用量子计算机的发明还相对遥远,专门用于某一领域研究的量子模拟已经成为国际物理研究的焦点。”

超冷原子技术被认为是最有希望取得突破的方法之一。 潘建伟解释说,“超冷原子”是将原子的温度降低到接近绝对零度,然后“赋予”它们自旋轨道耦合,这是量子物理学中最基本的物理效应,从而模拟或“回归真实”量子世界的运动

然而,在这项技术提出后的十年里,物理学家只能在一维空间空中实现这个目标 理论物理学家、北京大学的刘熊俊教授说:“许多有趣的现象只有深入二维空间才能观察到空 为此,刘熊俊带领一个理论研究小组提出了一个“拉曼光学晶格量子系统”,来计算和预测在现有实验条件下可以实现超冷原子的二维自旋轨道耦合 基于这一理论方案,潘建伟领导的实验团队成功构建了该系统,实现了超冷原子的二维自旋耦合,能够更精确地控制它。 潘建伟说:“在研究超冷原子的二维自旋轨道耦合方面,我们已经处于世界领先地位。” (记者齐芳)