从磁性材料到量子信息处理，强相互作用的自旋 spins系统，是许多量子物理现象和应用的基础。结合运动motion的相互作用自旋，显示出奇异的自旋输运现象，例如，因自旋吸引spin attraction引起自旋配对而产生的超流性。为了理解这些复杂的现象，需要具有高度可控性的相互作用自旋系统。量子自旋动力学，目前已经在各种不同材料平台上开展了研究。
近日，美国科罗拉多大学（University of Colorado）Jun-Ru Li，叶军Jun Ye等，在Nature上发文，报道了利用限制在二维平面内的钾-铷potassium-rubidium分子气体，演示了由偶极相互作用实现的可调巡游自旋动力学，其中编码自旋1/2系统到分子旋转能级。
偶极相互作用引起旋转跃迁频率的移动，以及从耦合自旋和运动中出现碰撞限制的Ramsey对比度衰减。通过改变电场强度和方向以及内部分子态，可以精确地调节伊辛和自旋交换相互作用。这种完全可调性，可实现静态和动态调控自旋哈密顿量，从而实现相干自旋动力学的反转。
该项研究，建立了相互作用的自旋平台，从而使得较强的、可调的偶极相互作用，用以探索量子多体自旋动力学和自旋运动物理。
Tunable itinerant spin dynamics with polar molecules.
图1：具有极性分子的二维巡游自旋系统 | A 2D itinerant spin system with polar molecules。
图2：分子间的动态解耦和可调偶极相互作用 | Dynamical decoupling and tunable dipolar interactions between molecules。
图3：自旋动力学的反转| Reversal of the spin dynamics。
图4：偶极碰撞退相干| Dipolar collisional decoherence。
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05479-2
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05479-2
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