6月3日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校杜江峰院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在世界上首次觀察到量子世界的宇稱時(shí)間對(duì)稱。這個(gè)觀測(cè)方法及其過程突破了傳統(tǒng)量子體系中對(duì)量子系統(tǒng)的調(diào)控方法。
什么是宇稱時(shí)間對(duì)稱？浩渺的宇宙中有無數(shù)普通或者奇妙的對(duì)稱性。而代表空間的宇和代表時(shí)間的宙，本身也是一對(duì)對(duì)稱性。如果物質(zhì)同時(shí)滿足時(shí)間和空間對(duì)稱，科學(xué)家就認(rèn)為他們滿足宇稱時(shí)間對(duì)稱。為了研究物質(zhì)的各種奇妙特性，科學(xué)家們會(huì)用各種方法調(diào)控出宇稱時(shí)間對(duì)稱狀態(tài)。
經(jīng)典物理世界中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)宇稱時(shí)間對(duì)稱狀態(tài)的調(diào)控。但是在量子世界，則是一個(gè)巨大的難題。量子力學(xué)的理論決定了實(shí)現(xiàn)量子體系中的宇稱時(shí)間對(duì)稱狀態(tài)路徑非常狹窄困難。打個(gè)比方，量子力學(xué)的世界里，小莉要變成一個(gè)和當(dāng)前的自己時(shí)間和空間都對(duì)稱的自己，需要走過一條荊棘遍地，狹窄泥濘的道路。作為一個(gè)赤手空拳的小姑娘小莉，幾乎是不可能完成的任務(wù)。
杜江峰院士實(shí)驗(yàn)室近年來一直專注于單自旋體系的量子控制研究。榮星教授和伍旸博士調(diào)控金剛石中的一個(gè)氮-空位缺陷中的電子自旋作為系統(tǒng)比特，他們巧妙的加入核自旋做為輔助比特，實(shí)現(xiàn)了電子自旋的宇稱時(shí)間對(duì)稱調(diào)控，完成了這個(gè)領(lǐng)域“零的突破”。聰明的物理學(xué)家們構(gòu)建出一個(gè)特殊的小世界，還造出了一個(gè)小明，小明牽著小莉的手，帶他走上一條完全不同的路，盡管這條路曲折離奇，但是隱含著對(duì)稱性。
杜江峰團(tuán)隊(duì)通過量子調(diào)控，巧妙加入核自旋輔助比特“小明”，引導(dǎo)著小莉完成美妙的雙人舞蹈，實(shí)現(xiàn)了量子世界中的宇稱時(shí)間對(duì)稱構(gòu)建。(王國燕、陳磊制圖)
杜江峰院士表示：“這項(xiàng)工作為進(jìn)一步研究非傳統(tǒng)量子體系所描述的新奇物理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。”(記者聶靜潔通訊員范瓊)
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