罗切斯特大学的研究人员近期发表了一项重要研究成果，探讨了在具有复杂化学特性的溶剂中，分子失去量子相干性的策略。这一发现不仅为定制量子相干性分子铺平了道路，还为通过化学设计调控量子相干性打开了新的可能性。研究成果刊登在《美国国家科学院院刊》上。
量子叠加是新兴量子技术的基石，预示着对计算、通信和传感等领域的革命性改变。然而，量子叠加面临着一个巨大挑战：量子退相干。在这一过程中，微妙的量子态叠加在与周围环境的相互作用中逐渐瓦解。
科学家急需理解并控制量子退相干，这需要设计出具有特定量子相干性质的分子。而要实现这一目标，首先需要了解“光谱密度”，这个量描述了分子在环境中的运动速度以及其与量子系统相互作用的强度。
研究团队开发了一种新的方法，通过简单的共振拉曼实验，提取溶剂中分子的光谱密度，从而捕捉了化学环境的全部复杂性。现在，他们可以描绘出退相干路径，将分子结构与量子退相干联系在一起。
他们首次展示了胸腺嘧啶(DNA的组成部分之一)中的电子叠加是如何吸收紫外线的。他们发现，在分子内部，某些振动主导了退相干过程的起始步骤，而溶剂则在后期阶段发挥主导作用。对胸腺嘧啶进行的化学修饰可以显著改变退相干速率，周围氢键的相互作用导致退相干更快。
研究人员指出，分子结构决定物质的化学和物理性质。这一原则激励着医学、农业和能源等领域对分子的现代设计。新研究为理解和控制量子退相干的化学原理开辟了新的道路，未来这一策略或将带来具有强大相干特性的分子的开发与应用。
