在量子力学领域，量子纠缠的产生仍然是最具挑战性的领域之一。纠缠是每个粒子或一组粒子的量子态都不独立于其它粒子或组的量子态，即使在很长的距离上也是如此。纠缠的粒子始终使物理学家着迷，因为测量一个纠缠的粒子可能会导致另一个纠缠的粒子发生变化，这被爱因斯坦称为“远距离的怪异动作”。
到目前为止，物理学家已经了解了这种奇特的影响以及如何利用它。但是，纠缠态非常脆弱，因为它们很容易被退相干破坏。研究人员已经在原子、光子、电子、和离子中产生纠缠态，但是直到最近才开始研究极性分子气体中的纠缠态。
发表在《物理评论通讯》上的研究论文中，理论物理学家研究了3D分子内的量子相互作用。研究人员解释说：“分子对于量子模拟、量子信息、和精确度测量等非常有吸引力。原因是分子具有大量的内部自由度，这对于量子感测和基础物理测试而言可是有用的资源。在量子实验中使用分子的另一个好处是分子还具有长距离的偶极相互作用：与必须相互碰撞才能相互作用的原子相反，分子可以远距离相互作用。“与原子相比，分子确实具有很大的优势，但同时，它们也确实很难冷却。实际上，冷却分子到量子简并性，即当分子足够冷以使量子效应占主导时所达到的条件，一直是科学家追寻的目标，进展非常缓慢，但现在正在发生。”
2019年，实验天体物理联合研究所（Joint Institute of Laboratory Astrophysics，简称JILA），一个美国前沿物理学研究为方向的研究所的研究员、科罗拉多大学副教授叶俊（Jun Ye，音译）实现了这一重要里程碑。叶的实验室设法将由一个铷和一个钾原子组成的分子冷却到量子简并观察其量子性质。最近，他一直在将这种分子气体压缩成一堆“煎饼状”的阵列（pancake shaped arrays），研究了由于这种煎饼状阵列中的偶极相互作用而出现的令人兴奋的新型物理。
化学反应是冷却分子最有害的因素之一。几年前，叶的实验室能够避免化学反应，同时通过将分子加载到3D晶格中来允许分子通过偶极相互作用彼此相互作用。3D晶格可以想象成完美的光晶。在3D中，晶格分子固定在各个晶格位置而不会移动。
然后，这些分子通过偶极相互作用以与磁体相互作用的方式相互作用：当它们并排放置时，它们会排斥，而当它们并排放置时，它们会相互吸引。在3D晶格中，分子同时经历吸引和排斥相互作用，因此，平均而言，分子之间的相互作用会相互抵消。此外，在3D晶格实验中，分子的填充率非常低，也就是说，分子之间的距离非常远，并且相互作用非常弱。
在最近的这项实验中，叶的研究小组能够通过将3D量子简并气体压缩成几块薄饼状来增加密度，每块薄饼都具有平坦的2D形状。研究发现，在饼中可以抑制不希望的化学反应，并且还可以增强偶极子的相互作用。这是因为在2D配置中，所有分子都排斥，并且相互作用不会平均。研究人员令人兴奋的观察结果是，薄饼中强烈的偶极相互作用还可以使气体对不良的相移作用和化学反应具有可行的基础。
研究人员表示：“在研究这种形状时，“从概念上讲，这是这项工作的核心，分子之间的相互作用取决于它们所处的量子态，因此取决于其局限性。因此，首先必须弄清楚。事实证明，这些相互作用对于产生所追求的集体动力学实际上具有非常有益的特性。”尤其是，相互作用不仅通过迫使分子偶极全部对齐来保护状态，而且自然会引起纠缠。“这种集体同步的好处是，我们产生的纠缠变得对通常会破坏的某些效果更强。”这种纠缠的分子阵列可用于将来对各种量（例如电场）进行测量，其纠缠度提高了灵敏度。
该研究工作说明了偶极气体中几何效应的重要性以及令人兴奋的多体现象，一旦将分子带入量子简并化，这些现象尚待探索。在论证这种2D形状的重要性时，研究人员表示：“基于这项出色工作，我们能够对它们的量子动力学进行建模，并表明应该可以纠缠它们，计算出了所有必要的积分。编写一个有效的模型，解决运动方程，并证明一切都可以解决，它可以通过由偶极相互作用引起的触发器过程来产生纠缠。”
该研究关于可控几何形状中超冷分子气体的产生，暗示了量子力学领域的新发现和新预测。研究人员表示：“这一观察表明，分子可以探索量子磁性，换句话说，分子可以像量子磁体一样，可以模拟固体中电子的行为，我们最近的工作朝这个方向前进了一步。”
