量子控制的發展歷史

雖然量子控制相關實驗近年來成為”科學” (Science),”自然”(Nature)等著名科學雜誌上非常熱門的話題，但實際上量子控制之想法起源甚早，在1984年，諾貝爾物理獎得主，也是非線性光學大師N. Bloembergen 即有此想法，但由於當時對雷射的控制技術並不成熟，因此當時並未獲得人們重視。在1990年時Professor Rabit 提出了具體的量子控制的想法，並使用於碳氫鍵之漢彌敦量中；在1992年，Professor Rabit繼續在Physical Review Letters期刊上提出學習控制(learning control)的想法，文章標題為：”教導雷射來控制分子”(Teaching lasers to control molecule)。在這篇文章中指出，人們可藉由觀察光與分子交互作用所產生的訊號(如螢光、解離量等等)，迅速分析此訊號(guided by time-dependent Schordinger equation)，與人們所要的目標狀態(target state)做比較，便可以回授給雷射，”告訴”雷射如何改變其參數來讓分子達到我們想要的狀態。這樣的控制方法，被稱為”學習控制”(learning control)。在量子控制實驗的進展上， 1992年，E. D. Potter 等人，發現碘原子與氙(Xe)原子化合成XeI分子的反應，可經由脈衝延遲(相對於幫浦脈衝)而達到控制中間態過程的目的。在1995年，L. Zhu等人則  

發現，對於雷射相位的改變，HI分子有不同的電子游離閾值(ionization threshold)。在1996年，A. Shnitman等人，甚至可以利用連續波雷射(CW laser)控制鈉分子不同之解離態。其方法是，利用另一不同頻率的光去”干擾”鈉雙光子躍遷之波函。這個實驗，甚至不需要二道雷射光有相干性(coherent)。到了1997年以後，由於雷射控制技術的長足進展，分子之量子控制實驗越來越成熟，如，C. J. Bardeen等人於1997年成功最佳化染料之螢光訊號，證實學習控制的觀念是可行的。1998年A. Assion等人利用可電壓調整折射率之空間分布之液晶(liquid crystal spatial light modulator ,SLM) 來”整型”脈衝，並利用電腦從事前述之學習控制，成功地證實了可利用脈衝整型控制化學變化的過程與產物。在2000年，J. Kunde 等人展示了利用脈衝整型及回授控制，可以控制半導體之非線性特性。在2001年的”科學”雜誌中，量子控制分子已可做到十分精緻，S. M. Hurley and A. W. Castleman Jr.首度證實量子控制實驗，不但可選擇要切斷何種鍵結，也可選擇要形成何種鍵結！(bonds are not only selectively broken but also selectively formed)人類愈來愈接近造物主所做的事！