分子“电开关”上篇：制作超冷分子气体

深蓝色的畅想

分子“电开关”上篇：制作超冷分子气体

量子物理学家们都有个共同的愿望，就是将乱动的微观粒子固定在空间中进行精确的观测和操纵。

所谓的原子钟，其实就是利用原子中电子能级跃迁时的共振频率作为精确的时间标准。因此，让原子“冷静”下来是减少误差的必需条件。

在制作锶原子钟时，研究团队将锶原子冷却到略高于绝对零度（约-273摄氏度），使得原子变成量子气体，把原子能量推到最低状态，称为量子简并，从而避免原子间碰撞作用的影响。

那么，把同样的思路套到分子上，可以制作出奇异的超冷分子量子气体吗？

根据《自然》论文的描述，研究团队将气体钾原子和气体铷原子装入薄饼状的光学晶格中，在垂直反向上将它们紧紧束缚在一起。接着，他们利用磁场和激光将原子一对对组成分子，多余的原子被加热，激发出特定的运动来移除出去。困于光学晶格中的原子

最终得到的20000个钾铷分子组成了一团稠密气体。其中，铷原子带正电荷，钾原子带负电荷，分子就变得像敏感的小指南针，只不过它感应的是电场而非磁场。

这团分子气体被置入由两块玻璃板和四根钨棒组成的六电极组件的中央。在电场调控下，分子之间产生具有稳定性的排斥作用，抑制了令分子发生化学反应并逃脱晶格舒服的非弹性碰撞，同时催动科学家们想要的弹性相互作用提高了上百倍。

在数百毫秒时间内，水平方向上的电场慢慢打开，让光学陷阱的强度在一个方向上降低。在这个时间窗内，较热的分子逃逸出去，剩下的分子通过弹性碰撞调整到较低的温度。最终，分子团变得越来越稳定、越来越稠密。

NIST新闻稿表示，超冷分子气体可能在量子信息领域有多种实际用途，包括利用极性分子作为量子比特进行计算，以及可能用于制作分子钟。