近日，中南大学物理学院超快量子调控研究组与澳大利亚悉尼科技大学董道毅教授、丹麦技术大学Niels E. HenriksenJ教授、日本理化学研究所Franco Nori教授合作，在国际期刊Physical Review Research发表了题为“Precise Quantum Control of Molecular Rotation Toward a Desired Orientation”的论文，研究组2022级博士研究生洪倩倩为论文第一作者，束传存教授和何军教授为论文的共同通讯作者。

论文提出了一种基于多能级脉冲面积定理的理论方法，通过建立激光脉冲序列参数与转动量子态的振幅和相位之间的映射关系，实现了对有限维转动量子态的精准操控。论文将该理论方法应用于超冷极性分子体系，通过设计具有最优振幅和相位的脉冲序列，在15个不同维数的转动子空间中，制备目标转动叠加态，进而实现期望的场后分子取向。数值模拟结果证实了在脉冲序列包含15个子脉冲的情况下，通过制备最低16个转动态的最优叠加，可以产生高于0.99的分子取向度，非常接近于在无限维转动态空间中可能达到的全局最优值1。该研究为高维量子态的精准控制提供了理论框架，并在基于极性分子的量子计算与量子模拟等领域展现出重要的应用潜力。

该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：Phys. Rev. Research 7, 011001 (2025)

撰稿：洪倩倩

一审：简欣霞

二审：廉振中