何謂量子控制

    到了二十一世紀，人們已經認為物質的本質不再是天生不變，如，人們可以用脈衝雷射光來改變物質之波函數，使得原本不容許的狀態變化(transition)，變得可以了，原本不會有的化學反應過程，變得發生了；原本無法控制的波函數變化，變得可以控制了；甚至可以直接”量測”波函數！這些藉由控制波函數的技術來隨心所欲的達到我們想要的目標狀態(target state)，我們稱之為量子控制。為什麼人類可以有辦法控制物質之微觀狀態呢？這主要因非線性光學的發展及成熟的雷射脈衝控制技術。非線性光學告訴我們物質與光交互作用時，物質的反應不須只正比於入射之電磁波(光)，同時可以有更高的泛音(2w, 3w等higher harmonics)，再加上若光強度非常強，一方面激發電子躍遷到較高能階之狀態，但由於飽和吸收之故，一方面又騷擾已躍遷之電子回基態，造成波函數之振幅調制，使得原先的能階因光強而”分裂”(AC stark effect)。因此基本上，非線性光學效應造成了能階的改變。另一方面，當雷射光具有各種頻率，而且各頻率間彼此的關聯是固定的(correlated, or, mode locked)，當同時與物質做交互作用時，可以使波函數處於混合狀態(mixed state)，因此整個系統來說，可以看成物質(原子分子)結構似乎改變了。

量子控制為近幾年新流行的名詞，其實並未有很明確的定義。基本上，只要能控制微觀之量子狀態，都叫量子控制：如，分子、有機物生化反應的控制、原子波函數的控制、半導體表面載子光譜的控制、固態晶格動力學(picosecond-scale lattice dynamics)之研究、共振腔量子電動力學(cavity QED)之研究等。目前量子控制主要的進展，在於控制原子分子的微觀狀態，因此本篇文章將主要著重於原子分子之量子控制。