突破！中國科大在超冷化學量子模擬領域

7月4日，這一重要研究成果以研究長文的形式發表在學術期刊《自然·物理學》上[Nature Physics 13, 699–703 (2017)]。

據了解，量子計算和模擬具有強大的并行計算和模擬能力，不僅為經典計算機無法解決的大規模計算難題提供有效解決方案，也可有效揭示復雜物理系統的規律，為新能源開發、新材料設計等提供指導。對化學反應和材料進行建模是量子計算先可能的應用。借助量子模擬，研究者可以在人工可控的環境中研究數百萬計的候選，大幅減少在真實材料中開展試驗而投入的時間和資金。如同諾貝爾物理學獎獲得者、麻省理工學院的Frank Wilczek教授在《今日物理》(Physics Today)發表的專題報道“未來百年的物理學”中所指出的，量子模擬“將成為化學和材料科學的核心工具。”

在該項研究成果中，中國科學技術大學的研究團隊成功觀測到了超低溫下弱束縛的分子和原子發生的可控態態的化學反應。在實驗中，他們巧妙的利用弱束縛分子的束縛能可以調節的特性，控制反應中釋放的能量，實現了對反應產物的囚禁。在此基礎上，他們利用精密的射頻場操作技術，成功探測了反應的分子產物和原子產物，并進一步研究了態態反應動力學。實驗結果證實了弱束縛分子之間化學反應通道的選擇性，驗證了W. Stwalley約40年前的預言。

該實驗的重要意義在于，這是*次在超冷化學反應中觀測到態態的化學反應，從而將化學反應動力學的實驗研究推進到量子水平。這一工作得到了《自然·物理》審稿人的高度評價：“探測超冷化學反應的產物是目前該領域的重大研究目標，本工作向這個目標邁出了*步”;“該工作是超冷化學領域的一個重要的里程碑，將引起化學和物理研究者的廣泛興趣”。

該研究工作得到了自然科學基金委、科技部、中科院等單位的支持。