2026年7月30日——莱斯大学物理学家Guido Pagano及其团队使用离子阱量子模拟器研究分子电子转移，即电子从一分子迁移至另一分子的过程。该模拟器涉及利用电磁场操控真空系统中捕获的离子晶体。尽管他们已能精确控制许多变量，但此前的研究仅限于两种环境：一种是将分子振动驱动至基态——一种极低温且稳定的状态——另一种则是持续加热系统。如今，在近期发表于《物理评论快报》的一项研究中，他们揭示了一种新增的双旋钮控制机制，使其能够独立控制模拟器中振动自由度工程化环境的温度与耗散。

“离子的振动与温度相关，”物理学和天文学助理教授Pagano表示。“振动越多意味着温度越高，振动越少则温度越低。借助这一新系统，我们可以利用振动选择保持离子所处的温度，并控制离子从一种温度过渡到另一种温度的速率。”

研究人员使用了两个彼此独立工作的旋钮。其中一个旋钮通过电场信号向捕获离子施加随机振动，从而加热系统。

左侧的随机电场冲击控制中央捕获离子的加热速率。左侧的冷却激光控制冷却速率。图片由生成式人工智能创建。图片来源：莱斯大学/Mario Norton

“你可以将其理解为对晶体的随机冲击，”本研究第一作者、刚从Pagano实验室毕业的博士Visal So表示。“每次冲击都会提供振动能量，从而对研究中的离子产生加热效应。通过控制这些冲击，我们可以调节系统的加热速率。”

第二个旋钮是冷却激光，它可以减缓离子的振动，从而降低温度。由于两个旋钮相互独立，冷却激光与振动冲击相互竞争，从而对离子所处的最终温度实现精细控制。

“我们可以利用离子阱量子模拟器观察电子如何穿过系统，从给出电子的供体位点经势垒到达接受电子的受体位点，”So表示。“借助这些新控制手段，我们观察到更高的温度改变了这一过程的转移效率，并使基态下未曾出现的其他过程得以激活。”

“这些新控制手段使我们能够精确控制离子的热态，让我们可以将离子置于特定状态，或对处于未知状态的离子进行探测，”Pagano表示。“借助这些手段，我们可以大幅增加利用离子阱量子模拟器所能探究的问题数量与类型。”