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中国科大首次观察到量子世界宇称时间对称

量子科学家调控的美妙双人舞

中安在线   2019-06-03 23:01:00   作者:聂静洁 通讯员 范琼   编辑:毛书兵

  中安在线、中安新闻客户端讯 6月3日,记者从中国科学技术大学获悉,该校杜江峰院士领导的研究团队在世界上首次观察到量子世界的宇称时间对称。这个观测方法及其过程突破了传统量子体系中对量子系统的调控方法。

  什么是宇称时间对称?浩渺的宇宙中有无数普通或者奇妙的对称性。而代表空间的宇和代表时间的宙,本身也是一对对称性。如果物质同时满足时间和空间对称,科学家就认为他们满足宇称时间对称。为了研究物质的各种奇妙特性,科学家们会用各种方法调控出宇称时间对称状态。

  经典物理世界中已经实现了对宇称时间对称状态的调控。但是在量子世界,则是一个巨大的难题。量子力学的理论决定了实现量子体系中的宇称时间对称状态路径非常狭窄困难。打个比方,量子力学的世界里,小莉要变成一个和当前的自己时间和空间都对称的自己,需要走过一条荆棘遍地,狭窄泥泞的道路。作为一个赤手空拳的小姑娘小莉,几乎是不可能完成的任务。

  杜江峰院士实验室近年来一直专注于单自旋体系的量子控制研究。荣星教授和伍旸博士调控金刚石中的一个氮-空位缺陷中的电子自旋作为系统比特,他们巧妙的加入核自旋做为辅助比特,实现了电子自旋的宇称时间对称调控,完成了这个领域“零的突破”。聪明的物理学家们构建出一个特殊的小世界,还造出了一个小明,小明牵着小莉的手,带他走上一条完全不同的路,尽管这条路曲折离奇,但是隐含着对称性。

  杜江峰团队通过量子调控,巧妙加入核自旋辅助比特“小明”,引导着小莉完成美妙的双人舞蹈,实现了量子世界中的宇称时间对称构建。(王国燕、陈磊制图)

  杜江峰院士表示:“这项工作为进一步研究非传统量子体系所描述的新奇物理奠定了坚实的基础。”(记者聂静洁通讯员范琼)

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