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奇怪的事情发生在量子层面。整个粒子云可能会纠缠在一起，当它们作为一个整体时，它们的个性就会消失。
现在，芝加哥大学的科学家们在实验室观察到「量子超化学」的第一个证据，超冷原子冷却到量子态，作为一个整体进行化学反应，而不是偶然碰撞后随意形成新分子。
这种效应已经被预测到，但从未在实验室中观察到。这种效应可以加速化学反应，让科学家更好地控制化学反应，并为量子计算提供信息。
该研究打开了通往新领域的大门。科学家们对所谓的「量子增强」化学反应非常感兴趣，这种反应可以应用于量子化学、量子计算和其他技术，以及更好地理解宇宙定律。
该研究的首席研究员 Cheng Chin 教授表示：「我们能够将我们对量子工程的理解和知识深入到更复杂的分子中，是这个科学界的一个主要研究方向。」
该研究以《Using interpretable boosting algorithms for modeling environmental and agricultural data》为题，发布在《Nature Physics》上。
各种怪异的行为都出现在量子尺度上。原子可以同时以多种状态存在，变得如此纠缠，以至于它们可以在任何距离上即时共享信息，或者穿过它们不应该穿越的障碍。科学家们正试图利用这些现象来开发更强大的计算、通信系统和其他技术。
现在，研究团队发现了先前预测的量子效应（称为超化学）的第一个直接证据。它始于一种称为玻色-爱因斯坦凝聚的奇怪物质状态，其中一团原子被冷却到几乎绝对零，导致它们进入相同的量子态并开始表现得像一个大原子。有人提出，在这种状态下诱导原子进行化学反应会产生与平常不同的结果。
在经典化学中，混合物中的原子会随机碰撞，每次碰撞都有机会连接形成分子。但如果原子都处于相同的量子态，它们现在就会一起「行动」。
Cheng Chin 说：「你不再将化学反应视为独立粒子之间的碰撞，而是将其视为一个集体过程。它们作为一个整体，一起做出反应。」
Bose 增强
Chin 的实验室专门研究温度非常非常低的粒子。接近绝对零时，粒子可以连接起来，使它们都处于相同的量子态，在这种状态下它们可以表现出不寻常的能力和行为。
理论上，处于相同量子态的一组原子和分子在化学反应过程中会表现出不同的行为，但由于组织实验的困难意味着它从未被观察到。
Chin 的团队在将原子引入量子态方面经验丰富，但分子比原子更大、更复杂，因此该团队必须发明新技术来解决它们。
在他们的实验中，研究人员将铯原子冷却到所需的极端温度，然后将它们诱导到相同的量子态。果然，原子似乎正在以类似于超化学的方式形成分子。
这个过程产生了一些后果，使其从常规的旧化学中脱颖而出。其一，由于原子都一起作用，反应发生得更快——而且系统中原子越多，反应就越快。研究小组表示，最终产生的分子都具有相同的状态，这对于比传统化学更可靠地制造大批量相同的分子很有用。
研究小组在这个过程中还发现了一个奇怪现象的证据——三体交互比两体交互更频繁地发生。本质上，三个原子会碰撞，两个原子连接形成一个分子，第三个原子以某种方式帮助这个过程。
技术可能性
科学家们希望这一突破是一个新时代的开始。尽管这个实验是用简单的双原子分子进行的，但他们计划继续努力处理更大、更复杂的分子。
「我们能够将我们对量子工程的理解和知识深入到更复杂的分子中，是这个科学界的一个主要研究方向，」Chin 说。
例如，该领域的一些人设想使用分子作为量子计算机或量子信息处理中的量子位。其他科学家正在探索它们作为更精确测量基本定律和相互作用的途径，例如测试对称性破坏等宇宙基本定律。
这一突破可能有助于为量子化学、量子计算领域的新技术铺平道路，并帮助科学家研究物理定律。
「我们所看到的与理论预测相符，」Chin 说。「这是 20 年来的科学目标，所以这是一个非常令人兴奋的时代。」
