
杜江峰團隊通過量子調(diào)控,巧妙加入核自旋輔助比特“小明”,引導著小莉完成美妙的雙人舞蹈,實現(xiàn)了量子世界中的宇稱時間對稱構建。王國燕、陳磊設計
近日,《科學》刊登了中國科學技術大學杜江峰院士團隊的最新成果。他們在世界上首次觀察到宇稱時間對稱。這個觀測方法及其過程突破了傳統(tǒng)量子體系中對量子系統(tǒng)的調(diào)控方法,加深了量子系統(tǒng)相互作用的理解,有助于人們更好地認識微觀世界的奇妙性質(zhì)。
四方上下曰宇,往古來今曰宙。浩渺宇宙中有無數(shù)對稱性,而代表空間的宇和代表時間的宙,本身也具有對稱性。如果物質(zhì)同時滿足時間和空間對稱,科學家就認為其滿足宇稱時間對稱。
經(jīng)典物理世界中已經(jīng)實現(xiàn)了對宇稱時間對稱狀態(tài)的調(diào)控。但是在量子世界,則是一個巨大的難題。量子力學的理論決定了實現(xiàn)量子體系中的宇稱時間對稱狀態(tài)路徑非常狹窄困難。打個比方,在量子力學的世界里,小莉要變成一個和當前的自己時空都對稱的自己,需要走過一條荊棘遍地、狹窄泥濘的道路。作為一個赤手空拳的小姑娘而言,這幾乎是不可能完成的任務。
杜江峰實驗室近年來一直專注于單自旋體系的量子控制研究。研究人員調(diào)控金剛石中的一個氮—空位缺陷中的電子自旋作為系統(tǒng)比特,巧妙地加入核自旋作為輔助比特,實現(xiàn)了電子自旋的宇稱時間對稱調(diào)控,完成了這個領域“零的突破”。
于是,物理學家構建出一個特殊的小世界,還造出了一個小明,小明牽著小莉的手,一起走上一條完全不同的路,盡管這條路曲折離奇,但是隱含著對稱性。杜江峰指出:“這項工作為進一步研究非傳統(tǒng)量子體系所描述的新奇物理,奠定了堅實的基礎。”
(原載于《中國科學報》 2019-06-04 第1版 要聞)
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