近日，中南大学超快量子调控研究组与丹麦技术大学Niels E. Henriksen研究组合作，在国际主流期刊Physical Review A 上发表题为“Generation of maximal three-state field-free molecular orientation with terahertz pulses”的研究论文。2019级硕士研究生洪倩倩为该论文第一作者，2020级博士研究生樊丽宝参与研究，束传存教授为论文的通讯作者，中南大学为第一研究单位。

因在物理、化学、信息中具有重要的科学研究意义，控制分子转动自由度一直是量子调控理论和实验研究中的基础前沿问题。目前基于非共振超短强激光激发产生无场分子定向（field-free orientation）在实验上已经逐渐成熟，但是基于太赫兹共振激发产生这一现象的实验研究仍然进步缓慢。该论文创新地提出在低维希尔伯特子空间，通过精准调控快太赫兹场的振幅和相位，实现局域最大的无场分子定向。为此，该论文基于三能级模型，解析推导了无场分子定向的理论最大值，以及基于纯转动阶梯激发产生这一最大值太赫兹场所要满足的振幅和相位条件。论文进一步解释了如何基于这一模型在频域设计量子相干调控方案，并且利用极性线性分子HCN进行了模拟分析。该论文为实验研究共振激发产生局域最大无场分子定向提供了重要的理论依据，也有利于进一步理解光场调控分子转动运动的内在机理。

该研究成果得到了国家自然科学基金面上项目（批号：61973317）支持。论文链接