新策略揭示量子退相干复杂性

美国罗切斯特大学研究人员报告了一种策略，用于了解在具有完全化学复杂性的溶剂中，分子如何失去量子相干性。这一发现为定制量子相干性分子，以及通过化学设计调节量子相干性打开了大门。研究成果发表在新一期《美国国家科学院院刊》上。

量子叠加的特性是新兴量子技术的基础，有望改变计算、通信和传感等多领域。但量子叠加面临着一个重大挑战：量子退相干。在此过程中，量子态的微妙叠加会在与周围环境相互作用时被破坏。

科学家需要理解和控制量子退相干，这需要设计出具有特定量子相干特性的分子来实现。为此，科学家先要了解“光谱密度”，这个量概括了环境中分子移动速度以及与量子系统相互作用的强度。

研究人员此次开发了一种新方法，通过简单的共振拉曼实验，提取溶剂中分子的光谱密度，从而捕获化学环境的全部复杂性。现在，他们已可绘制退相干路径，将分子结构与量子退相干联系起来。

该团队使用这一方法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，分子中的一些振动主导了退相干过程的初始步骤，而溶剂主导了后期阶段。胸腺嘧啶的化学修饰可显著改变退相干速率，胸腺嘧啶环附近的氢键相互作用，则导致更快的退相干。

研究人员指出，分子结构决定物质的化学和物理性质。这一原则指导着医学、农业和能源应用分子的现代设计。新研究为理解控制量子退相干的化学原理开辟了道路，未来可利用这一策略来开发具有强大相干特性的分子。

作者：张梦然 来源：科技日报

四氯化钛（TiCl4）是一种无机化合物，它是钛和氯的化合物。以下是关于四氯化钛的一些化学性质：

1. 溶解性：四氯化钛是一个极易溶于无水有机溶剂的液体，如四氯化碳。它在水中几乎不溶。

2. 酸碱性：四氯化钛是一个Lewis酸，可以接受一个电子对。它可以与一些亲电性强的物质（如氧、氮和硫）发生反应。

3. 水解性：四氯化钛与水反应会迅速水解生成氢氧化钛（Ti(OH)4）和氯化氢（HCl）。这是一个强烈的放热反应，产生白烟和腐蚀性气体。

4. 氧化性：四氯化钛具有较强的氧化性。它可以与许多有机化合物发生反应，包括醇和醚，导致它们被氯化。

5. 还原性：四氯化钛可以被一些还原剂如氢气（H2）还原为钛金属。

6. 反应性：四氯化钛是一个重要的钛化合物前体。它可以与其他化合物发生反应，生成一系列的钛化合物。例如，与醇反应可以生成钛醇盐，与胺反应可以生成钛胺盐，与氧化物反应可以生成钛氧化物等。

需要注意的是，四氯化钛具有强烈的腐蚀性和刺激性，需在合适的实验条件下进行处理和操作。