利用外場調控微觀碰撞過程一直是分子動力學的重要目标，近年來随着光學控制和量子相幹調控等領域的發展和進步，用外場改變分子散射過程受到廣泛關注。理論和實驗表明可以通過外加靜态電場或磁場有效調節分子間的散射過程，然而人們對随時間變化的外場在不同反應通道中的影響仍然缺乏足夠的認識。近年來的研究發現通過調制外部時變場可以抑制束縛态之間的躍遷，單頻周期場可以調控超冷原子和分子間的相互作用。但是對含多頻率複雜外場中的一般散射問題，由于分子散射通道的複雜性，目前還缺少有效的第一性理論方法來處理，這直接限制了時變外場在超冷分子碰撞中的應用。

beat365官方网站、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室李铮助理教授課題組提出了基于選擇性量子芝諾效應調節超冷分子散射的新方法（圖1）。研究人員通過比較連續态中的量子芝諾效應和原子分子間非彈性碰撞本質上的共同點，提出外加磁場脈沖序列從而調控散射後不同通道的Floquet态及其分布，并可以根據對應的散射通道确定脈沖形式。數值上，我們将耦合通道方程結合多頻Floquet理論進行計算，有效的刻畫了碰撞複合物與磁場脈沖的相互作用。這一工作将量子芝諾效應引入超冷分子散射問題，為實現超冷分子動力學的外場調控和散射通道選擇提供了一種有效的自由度。

圖1 基于選擇性量子芝諾效應調節超冷散射示意圖

李铮與大連理工大學王高仁副教授、南方科技大學徐海潭副教授等合作将量子芝諾效應應用于原子與分子的超冷碰撞動力學過程中（圖2），針對氦與氧分子的不同散射通道設計了不同的脈沖磁場序列，利用量子芝諾效應實現了散射通道的選擇性抑制，通過脈沖時變外場調控分子散射躍遷到不同量子态的幾率。這一進展可以在包含超冷物理的許多領域産生重要推動作用，可應用于具有複雜時間結構的磁場、微波和激光場等對多通道量子過程的控制。

圖2 外加不同磁場脈沖序列實現通道選擇性抑制

(a)對角動量沿磁場方向投影變化M_J=1→M_J=-1通道進行抑制；(b) 對M_J=1→M_J=-0通道進行抑制；（c）對兩個散射通道同時進行抑制

2022年6月28日，相關研究成果以“動态磁場中的超冷分子散射通道”（Channel Selection of Ultracold Atom-Molecule Scattering in Dynamic Magnetic Fields）為題，在線發表于《物理評論快報》（Physical Review Letters），beat365官方网站2020級博士研究生楊涵崴、2019級本科生李尊祺為共同第一作者，王高仁、徐海潭、李铮為共同通訊作者。

上述研究成果得到國家自然科學基金等支持。

論文原文鍊接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.0134022