10年夢想成真　實驗室實現第一個量子超化學反應

編譯／高晟鈞

大約3天前，來自美國芝加哥的科學家宣布，在理論預測的20年後，他們首次成功在實驗室觀測到了「量子超化學」（Quantum Superchemistry）的現象。

量子超化學現象是一種十分特殊的化學反應，反應中的原子、分子都處於相同的量子態，從而導致集體粒子產生加速反應的現象。這一現象有望拓寬「量子增強」的新興領域，促進量子化學、量子計算等發展；另一方面，對於科學家了解宇宙中的物理定律也有著重要影響。

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美國芝加哥大學教授金政，專門從事玻色-愛因斯坦凝聚體的研究。玻色-愛因斯坦凝聚體，又稱玻愛凝聚體，是玻色子原子在冷卻到接近絕對零度所呈現出的一種氣態的、超流性的物質狀態（物態），也是所謂的「物質的第五態」。

這些粒子被保存在接近絕對零度的極低溫之中，而在這種溫度下，這些狀態的粒子會形成一個集體。不同於常規化學反應中，單原子或分子會相互作用形成化學鍵，這些處於相同量子態的粒子，不再是獨立粒子的碰撞，而將其視為一個集體的過程。

研究中，金政團隊冷卻了銫原子，並將其誘導至相同量子態。在普通化學反應中，單個原子會彼此碰撞，並可能產生新分子。然而，在量子領域的理論中，處於相同量子態的原子會形成一個「集體」，並導致兩個現象：第一，整體反應會加速，並且，原子越多，反應就越快；第二，是最終所形成的分子會共享特定的量子態。

金政團隊觀察到的實驗結果與理論預測相符，這對於量子工程、量子知識的理解有著重要的推進作用。近期，該團隊打算為可能的工業應用以及測試一些基本物理定律做出更複雜的反應。

新聞來源：IFLSCIENCE

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