中国科学院近日在京宣布，中国科学技术大学和北京大学的联合研究团队，在超冷原子量子模拟领域取得重大突破，在国际上首次提出实现超冷原子二维自旋轨道耦合理论，并在实验中成功验证。研究成果发表在最新一期国际权威期刊《科学》上。有评论认为，这将推动人们对物质世界的理解。

中国科学技术大学潘建伟院士领导的团队主要完成了实验验证。他说，计算与模拟是现代科研的重要手段，但当人们对物质世界的研究进入微观的量子领域，普通计算机就无法完成任务了，“模拟300个粒子的运动就需要全世界所有的计算机计算100万年”。这就需要量子计算机，“但通用型量子计算机的发明还比较遥远，专门用于某一领域研究的量子模拟就成为国际物理学界研究的焦点”。

超冷原子技术就被认为是最有望取得突破的路径之一。潘建伟解释，“超冷原子”就是把原子温度降低到接近绝对零度，然后“赋予”它们量子物理学中最基本的物理效应——自旋轨道耦合，从而模拟或说“返真”量子世界的运动情况。

但该技术提出来的十几年中，物理学家们只能在一维空间实现这一目标。理论物理学家、北京大学刘雄军教授说：“很多有趣的现象，必须深入到二维空间才能观察到。”为此，刘雄军带领理论研究小组提出了“拉曼光晶格量子系统”，计算预测在现有实验条件下可以实现超冷原子二维自旋轨道耦合。基于这一理论方案，潘建伟领导的实验小组成功构造了这一系统，实现了超冷原子二维自旋耦合，并能够较为精确地进行调控。潘建伟表示：“在超冷原子二维自旋轨道耦合的研究中，我们已经走在国际最前列。”（记者 齐芳）

 

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我科学家在超冷原子量子模拟领域取得重大突破

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超冷原子技术就被认为是最有望取得突破的路径之一。