如果能把分子冷卻到極低的溫度,它們將可以作為複雜的量子比特應用於量子電腦技術。可是由於分子的結構比原子複雜,因此很難把分子冷卻到目前原子能夠達到的低溫。

麻省理工學院的科學家最新找到了辦法,成功地將鈉鋰分子冷卻到只有2000億分之一開爾文的低溫,非常接近絕對零度。

研究人員使用了一種名為碰撞冷卻的技術,即通過把分子和更低溫的原子接觸實現冷卻。他們把鈉鋰分子與更低溫的鈉原子混合在一起。鈉原子作為冷卻劑進一步為鈉鋰分子降溫。

碰撞冷卻技術常用於一種更冷的原子冷卻溫度高一些的原子,過去十幾年來,科學家在探索用較冷的原子冷卻分子的可能性。困難在於,原子和分子碰撞的時候,大部份的分子反而被加熱,而且被毀壞,出現「惡性」碰撞。

在這份新研究中,研究人員發現,如果能讓鈉鋰分子和鈉原子以相同的方向旋轉,分子不會被撞毀,而且原子將吸走分子的能量,使分子進一步降溫,出現研究人員想要的「良性」碰撞。

研究者通過向原子分子混合物施加磁場和激光,實現了精確控制原子和分子旋轉方向的效果,使得其中「良性」碰撞的比例遠超過「惡性」碰撞。在這份研究中,研究人員將分子從2微開爾文降至220納米開爾文。

這份近期發表在《自然》(Nature)期刊上的研究,是科學家第一次成功地使用碰撞冷卻技術把分子冷卻到納米開爾文低溫。◇