如何评价哈佛大学的科学家精确操控两个单一原子，合成一个分子？这项成果在哪些方面有突破？ 第1页

知乎上貌似做冷分子的不多，我随便抛个砖。不做冷分子，稍微知道点。

总的来说，非常漂亮的一个工作，思路非常清晰。个人观点，在现有技术条件下，利用两个冷原子做出一个冷分子应该是水到渠成的一件事。

目前来看，在前两年的atom-by-atom assembly技术诞生后，一种崭新的操控原子和分子的技术正在向我们慢慢走来，可以称为bottom-up方式。

在量子信息里面，我们是通过操控单个qubit，然后一步步往上增加qubit数，那么我们是否可以利用类似的方式来操控冷原子，然后人为搭建量子多体系统呢？答案是可以！而我们用到的技术就是光偶极阱或者光镊。我们先利用传统技术做出一个reservoir，然后把光镊伸进去，抓出一个原子。那怎么确定我就是只抓到一个原子了呢？我们需要打一束成像光去观测原子，在这一过程中，由于photon-assisted collision，阱里面最后只会是0个或1个原子。接下来，我们只需要做后选择就可以了，没抓到就再来。当然这里面肯定有个概率问题，一般是50%左右，如本篇文章中所讲。但很显然，我们需要多个光镊，抓住多个原子，这就是由AOD来实现。同时AOD赋予了我们另外一种能力，我们可以通过调节rf来移动单个光镊。有了这些条件，我们自然可以利用光镊阵列抓出一堆原子，然后随便摆弄了。这就是atom-by-atom assembly技术。随后，哈佛Lukin组利用这个技术做了51个原子的quantum simulator。顺便说一句，当初51出来没几天，UMD的Monroe组就搞了个53离子的2333。

在atom-by-atom assembly诞生之后，一个很自然的想法是我们能不能操控不同原子然后让他们组合成分子。这篇文章给出了我们答案，可以！

首先，我们需要两个reservoir，这个很好办，做传统的超冷分子时也需要两种原子。接下来，如何抓到两种原子，我们需要两种波长不同的光镊，一个抓Cs(976nm)，一个抓Na(700nm)。成功抓到单个原子后，就需要把两个原子放到一个阱中，这就需要transport。文中固定Na，移动Cs。由于700nm的光会对Cs产生排斥力，所以我们移动中我们需要注意增大976nm的光强，使Cs始终被紧紧抓住。当两个光镊重合的时候，我们撤去700nm。这里是因为976nm可以同时抓住Cs和Na，但700nm不可以(涉及到一些专业知识)。然后，我们就要想办法做分子了，传统的超冷分子中是用Feshbach resonance，这里用的是photoassociation (PA)，具体我也不清楚，直观理解就是通过光子向两个原子传递形成分子需要的能量，这个我记得以前的冷分子技术中好像也有。最后，探测分子。对分子不是很熟，就不多说了= =。

我个人认为，这确实是一项很漂亮的工作，对于研究量子多体、化学反应提供了一个全新的方式，但仅仅是个开始。如果要研究量子多体，我们必须要发挥分子的优势：长程相互作用。这要求我们必须要将分子由激发态coherent transfer到基态，传统超冷分子我们用的是STImulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP)，不清楚这里是否可以这样做。另外，我们还需要控制更多的光镊，得到更多的分子，然后像之前摆弄原子一样摆弄一堆分子233

我说起来看着不难的样子，但恐怕只有亲身调过光路、搭过台子的人才知道这么一个工作背后有多少付出= =接下来可能会去做atom-by-atom assembly，感觉鸭梨山大……

最后，欢迎拍砖，希望能炸出大佬来233

PS：我记得当初我去哥大找一个做超冷分子的老师聊的时候，我们还聊到是否可以做到用光镊抓单个分子，然后做molecule-by-molecule assembly。我当时想的是从一堆超冷分子中抓出一个来，觉得太难，可能一时做不出来，没想到可以分别抓出两个原子做PA……不过当时确实还是太naive……