作者:哈佛大学凯特琳·麦克德莫特-墨菲 上图显示了使用光镊(激光)从单个俘获原子到基态分子的分子组装过程的一部分
信用:倪集团 2018年，康··倪和她的实验室以一项令人印象深刻的壮举登上了《科学》杂志的封面:他们提取了两个独立的原子，一个钠原子和一个铯原子，并将它们锻造成一个偶极分子——钠铯原子
钠和铯在野外通常互相忽略；但在倪实验室精心校准的真空室里，她和她的团队用激光捕捉每一个原子，然后迫使它们做出反应，这种能力赋予科学家一种新的方法来研究地球上最基本、最普遍的过程之一:化学键的形成
有了倪的发明，科学家们不仅可以发现更多关于我们的化学基础，他们还可以开始为新的用途创造定制的分子，比如量子计算机的量子位
但他们最初的钠铯分子有一个缺陷:“该分子在制造出来后不久就丢失了，”莫里斯·卡恩化学、化学生物学和物理学副教授倪说
现在，在发表在《物理评论快报》上的一项新研究中，倪和她的团队报告了一项新的壮举:他们首次通过控制单个偶极分子的所有自由度(包括其运动)，赋予他们的分子长达近3.5秒的延长寿命——在量子领域是一个奢侈的时间
在这宝贵的几秒钟里，研究人员可以保持稳定量子位所需的完全量子控制，这是各种令人兴奋的量子应用的基础
根据这篇论文，“这些长寿命的、完全量子状态控制的单个偶极分子为基于分子的量子模拟和信息处理提供了关键资源
例如，这样的分子可以加速新物质相的量子模拟(比任何已知的计算机都快)、高保真度的量子信息处理、精确测量和冷化学领域的基础研究(倪的专长之一)
此外，通过在量子基态(基本上，它们最简单、最易弯曲的形式)形成顺从的分子，研究人员创建了更可靠的带有电子手柄的量子位，这就像磁铁的磁手柄一样，允许研究人员以新的方式与它们相互作用(例如，与微波和电场)
接下来，该团队正在努力扩展他们的过程:他们计划不仅从两个原子组装一个分子，而且迫使更大的原子集合相互作用，形成平行的分子
通过这样做，他们还可以开始进行分子间的长距离纠缠相互作用，这是量子计算中信息传输的基础
“随着微波和电场控制的加入，”倪说，“用于量子计算应用和模拟的分子量子位进一步加深了我们对物质量子相的理解，这些都在实验范围之内。”
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