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【光明日報】我國科學家在世界上首次觀察到宇稱時間對稱

2019-06-05 光明日報 常河 范瓊
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  日前,國際權威期刊《Science》刊登了中國科學技術大學杜江峰院士領導的研究團隊的最新成果。他們在世界上首次觀察到宇稱時間對稱。這個觀測方法及其過程突破了傳統量子體系中對量子系統的調控方法,加深了量子系統相互作用的理解,有助于人們更好認識微觀世界的奇妙性質。

  四方上下曰宇,往古來今曰宙。浩渺的宇宙中有無數普通或者奇妙的對稱性。而代表空間的宇和代表時間的宙,本身也是一對對稱性。如果物質同時滿足時間和空間對稱,科學家就認為他們滿足宇稱時間對稱。為了研究物質的各種奇妙特性,科學家們會用各種方法調控出宇稱時間對稱狀態。

  經典物理世界中已經實現了對宇稱時間對稱狀態的調控。但是在量子世界,則是一個巨大的難題。量子力學的理論決定了實現量子體系中的宇稱時間對稱狀態路徑非常狹窄困難。打個比方,量子力學的世界里,小姑娘小莉要變成一個和當前的自己時間和空間都對稱的自己,需要走過一條荊棘遍地,狹窄泥濘的道路。這對于一個赤手空拳的小姑娘,幾乎是不可能完成的任務。

  杜江峰院士實驗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控金剛石中的一個氮-空位缺陷中的電子自旋作為系統比特,他們巧妙地加入核自旋作為輔助比特,實現了電子自旋的宇稱時間對稱調控,完成了這個領域“零的突破”。聰明的物理學家們構建出一個特殊的小世界,還造出了一個“小明”,小明牽著小莉的手,帶她走上一條完全不同的路,盡管這條路曲折離奇,但是隱含著對稱性。

  杜江峰院士評價:“這項工作為進一步研究非傳統量子體系所描述的新奇物理奠定了堅實的基礎?!?/p>

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