作者:杜江峰等 来源:《科学》 发布时间:2019/6/5 13:35:32
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科学家首次观察到宇称时间对称

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、陈磊设计

近日,《科学》刊登了中国科学技术大学杜江峰院士团队的最新成果。他们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,有助于人们更好地认识微观世界的奇妙性质。

四方上下曰宇,往古来今曰宙。浩渺宇宙中有无数对称性,而代表空间的宇和代表时间的宙,本身也具有对称性。如果物质同时满足时间和空间对称,科学家就认为其满足宇称时间对称。

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,在量子力学的世界里,小莉要变成一个和当前的自己时空都对称的自己,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而言,这几乎是不可能完成的任务。

杜江峰实验室近年来一直专注于单自旋体系的量子控制研究。研究人员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,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”。

于是,物理学家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,一起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。杜江峰指出:“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。”(来源:中国科学报 范琼)

相关论文信息:DOI: 10.1126/science.aaw8205

 
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