单向无场分子取向的精确量子控制
量子物理
2025-12-25 v1
摘要
控制分子旋转以实现无场取向——即在无外部场的情况下将分子排列在特定空间方向——的能力在物理学、化学和量子信息科学中至关重要。然而，传统方法通常导致具有周期性方向反转的瞬时取向，并需要在超冷分子的广泛旋转态上产生相干叠加态。本文发展了一种实现单向无场取向的理论框架，通过针对对称顶点分子的两个特定旋转态进行选择性操控。通过利用相干叠加态与初始态选择之间的相互作用，我们证明了可控的最大取向值及其方向。为实现所需的双态取向，我们提出一种量子控制策略，利用单个控制脉冲，显著简化了常规多态或多脉冲方案的复杂性。数值模拟验证了该方法在考虑分子离心扭曲的前提下，对甲基碘(CHI)分子的有效性和可行性。结果突出了初始态选择和量子相干性在实现持久高效单向分子取向中的关键作用，为立体化学、精密光谱和量子计算开辟了新方向。
引用
@article{arxiv.2512.21012,
title = {Precise quantum control of unidirectional field-free molecular orientation},
author = {Qian-Qian Hong and Zhe-Jun Zhang and Chuan-Cun Shu and Jun He and Daoyi Dong and Dajun Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.21012},
year = {2025}
}