科學家們已經開發出新的策略來觀察和初步控制量子退相干

IT House 12 月 30 日報道，在量子力學中，粒子可以同時以多種狀態存在，科學家將這種與日常邏輯相反的特徵稱為量子疊加態。

量子疊加也是當前新興量子技術的基礎，有望改變計算、通訊、感測等諸多領域，但也面臨著巨大的挑戰——量子退相干。

注：量子退相干是量子系統與環境之間量子糾纏的結果，由於量子相干而產生的干涉現象會因量子退相干而消失。

想要借助量子應用構建複雜分子結構的科學家需要了解和控制量子退相干，以便他們能夠設計出具有特定量子相干特性的分子。

科學家需要知道如何合理地修改分子的化學結構，以調節或減輕量子退相干，因此需要知道”。光譜密度該引數總結了環境移動的速度及其與量子系統相互作用的強度。

目前，科學家很難在實驗環境中量化這種光譜密度，相關研究還停留在理論層面。

由羅切斯特大學化學和物理學副教授伊格納西奧·佛朗哥（Ignacio Franco）領導的乙個研究小組最近發表了一項簡單的共振拉曼實驗，用於提取溶劑中分子的光譜密度，捕獲了化學環境的全部複雜性。

利用提取的光譜密度，該團隊不僅可以了解退相干發生的速度，還可以確定化學環境的哪一部分是主要原因。 因此科學家現在可以繪製退相干途徑，將分子結構與量子退相干聯絡起來。

使用這種方法，研究小組展示了疊加在胸腺嘧啶中的電子在吸收紫外光後如何在30飛秒（1飛秒是1萬億秒）內分解。

他們發現，分子中的一些振動主導了退相干過程的初始步驟，而溶劑則主導了後期階段。

此外，他們發現胸腺嘧啶的化學修飾可以顯著改變退相干速率，胸腺嘧啶環附近的氫鍵相互作用導致更快的退相干。 最終，該團隊的研究為理解控制量子退相干的化學開闢了道路。

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