全球首次实现单分子“禁戒”振转跃迁无损可控测量！
什么是“禁戒”振转跃迁？

很多人都搞不懂，什么是分子的“禁戒”振转跃迁。首先纠正一个常见误区：它之所以叫“禁戒”，并不是因为测量会弄坏分子。量子物理里的“禁戒”不等于完全不可能发生。氮分子离子没有永久偶极矩，这类振转跃迁在电偶极规则下属于禁戒，只能依靠电四极矩机制和光场产生耦合，激发效率极低，比普通允许跃迁弱约十亿倍，很难被观测到，就像一把很难拧开的锁，并不是彻底打不开。

早在这次研究之前，人们虽然也观测过这类跃迁，但大多只能用大量分子批量测试。过去的检测手段很容易干扰甚至破坏分子量子态，很难盯着同一个分子反复做实验，得到的数据误差大，实验效率也不高。瑞士巴塞尔大学 Stefan Willitsch 教授团队，在 2026 年 10 月 31 日正式发表的研究中，利用量子逻辑光谱学技术，攻克了这一难题。实验将单个氮分子离子和钙离子一起囚禁，钙离子充当信号信使，成功识别并相干操控了这种特殊的禁戒振转跃迁。

这项研究的核心亮点，是实现了非破坏性探测。读取信号的时候不会改变氮分子离子的量子状态，再通过激光脉冲激发之后，再把分子送回初始状态，同一个单分子可以反复拿来做实验，改变了以往一次实验就损耗样本的局限。同时，该研究测出的分子振动频率，相比以往传统群体分子测量的最优数据，精度提升了整整 10 倍。

补充说明：该论文正式在线发表日期为 10 月 31 日，巴塞尔大学新闻稿以及各大科学媒体的集中科普报道在 11 月 9 日至 11 日。

这项技术相当于打造出了一把可循环使用的超高精度分子标尺，应用价值很高。能够支撑高精度红外分子钟、高保真分子量子比特的研发，同时也能为检验质子、电子质量比是否随时间变化、探索全新基础物理规律，提供全新的核心研究工具。

科研示意图，巴塞尔大学供图，单分子离子囚禁实验概念图，用于禁戒振转跃迁研究科普，仅作新闻科普引用。