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中科大在量子世界观察到宇称时间对称

2019年06月05日 18:11:33 来源: 安徽日报

    记者6月3日从中国科学技术大学获悉,该校杜江峰院士领导的量子研究团队在世界上首次观察到宇称时间对称。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,加深了量子系统相互作用的理解,有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。成果5月31日刊登在国际权威期刊《科学》上。

    四方上下曰宇,往古来今曰宙。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对宇称时间对称状态的调控,但在量子世界,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。这对一个赤手空拳的小姑娘“小莉”来说,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,他们巧妙地加入核自旋作为辅助比特,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”,造出了一个量子比特“小明”,“小明”牵着“小莉”的手,引导着“小莉”完成美妙的双人舞蹈,带她走上一条完全不同的路,实现量子世界中的宇称时间对称构建。

    杜江峰院士评价说:“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 桂运安)

    

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