我超冷化學量子模擬研究領域獲重要進展

中國科學技術大學潘建偉教授及其同事趙博、陳宇翱等在超冷分子和超冷化學量子模擬研究領域取得重要進展，首次在實驗上直接觀測到超低溫度下弱束縛分子與自由原子間發(fā)生的量子態(tài)可分辨的化學反應，并實現了其動力學的探測，從而向基于超冷分子的超冷量子化學研究邁進了重要一步。這一重要研究成果7月4日以研究長文的形式發(fā)表在國際權威學術期刊《自然·物理學》上。

量子計算和模擬具有強大的并行計算和模擬能力，不僅為經典計算機無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案，也可有效揭示復雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，為新能源開發(fā)、新材料設計等提供指導。借助量子模擬，研究者可以在人工可控的環(huán)境中研究數百萬計的候選材料，大幅減少在真實材料中開展試驗而投入的時間和資金。諾貝爾物理學獎獲得者、麻省理工學院的弗朗克·韋爾切克教授指出，量子模擬“將成為化學和材料科學的核心工具”。

在該項研究中，中國科大團隊首次成功觀測到了超低溫下弱束縛的分子和原子發(fā)生的可控化學反應。實驗中，他們巧妙地利用弱束縛分子的束縛能可調節(jié)的特性，精確控制反應中釋放的能量，實現了對反應產物的囚禁。在此基礎上，他們利用精密的射頻場操作技術，成功探測了反應的分子產物和原子產物，并進一步研究了其反應動力學。實驗結果證實了弱束縛分子之間化學反應通道的選擇性。

該實驗的重要意義在于，這是第一次在超冷化學反應中觀測到量子態(tài)可分辨的化學反應，從而將化學反應動力學的實驗研究推進到量子水平。