中國科學(xué)院11日在京宣布，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和北京大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，在超冷原子量子模擬領(lǐng)域取得重大突破，在國際上首次提出實(shí)現(xiàn)超冷原子二維自旋軌道耦合理論，并在實(shí)驗(yàn)中成功驗(yàn)證。研究成果發(fā)表在最新一期國際權(quán)威期刊《科學(xué)》上。有評(píng)論認(rèn)為，這將推動(dòng)人們對(duì)物質(zhì)世界的理解。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)主要完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他說，計(jì)算與模擬是現(xiàn)代科研的重要手段，但當(dāng)人們對(duì)物質(zhì)世界的研究進(jìn)入微觀的量子領(lǐng)域，普通計(jì)算機(jī)就無法完成任務(wù)了，“模擬300個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)就需要全世界所有的計(jì)算機(jī)計(jì)算100萬年”。這就需要量子計(jì)算機(jī)，“但通用型量子計(jì)算機(jī)的發(fā)明還比較遙遠(yuǎn)，專門用于某一領(lǐng)域研究的量子模擬就成為國際物理學(xué)界研究的焦點(diǎn)”。

超冷原子技術(shù)就被認(rèn)為是最有望取得突破的路徑之一。潘建偉解釋，“超冷原子”就是把原子溫度降低到接近絕對(duì)零度，然后“賦予”它們量子物理學(xué)中最基本的物理效應(yīng)——自旋軌道耦合，從而模擬或說“返真”量子世界的運(yùn)動(dòng)情況。

但該技術(shù)提出來的十幾年中，物理學(xué)家們只能在一維空間實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。理論物理學(xué)家、北京大學(xué)劉雄軍教授說：“很多有趣的現(xiàn)象，必須深入到二維空間才能觀察到?！睘榇耍瑒⑿圮妿ьI(lǐng)理論研究小組提出了“拉曼光晶格量子系統(tǒng)”，計(jì)算預(yù)測在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下可以實(shí)現(xiàn)超冷原子二維自旋軌道耦合?；谶@一理論方案，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組成功構(gòu)造了這一系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了超冷原子二維自旋耦合，并能夠較為精確地進(jìn)行調(diào)控。潘建偉表示：“在超冷原子二維自旋軌道耦合的研究中，我們已經(jīng)走在國際最前列?！保ㄓ浾?齊芳）