超冷分子由于其丰富的内部结构和大的本征电偶极矩，是量子科学的一个重要前沿，也是超冷物理和量子化学之间的桥梁。超冷分子可以应用在量子模拟、量子信息处理、量子化学、碰撞物理学、量子计量学和时钟，以及超越标准模型物理学的精确搜索中。实现这些目标的一个有潜力的平台是光学镊子阵列，它可以对任意几何形状的单个被囚禁粒子进行定位，并对其位置进行动态重排。光学镊子阵列能够实现基于里德堡相互作用的高保真量子处理器和量子模拟器，以及开发用于精密计量和超冷碰撞研究的基于镊子的光学时钟。人们已经实现了双原子分子的镊子阵列，以及偶极相互作用和两分子纠缠门的观察。最近，利用拉曼边带冷却使这些分子冷却到阱的运动基态，人们已经证明了对激光冷却的双原子分子的内部和外部状态的完全量子控制。
2024年4月3日，美国哈佛大学John M. Doyle团队在《自然》杂志上发表了题目为“An optical tweezer array of ultracold polyatomic molecules”的文章。多原子分子具有丰富的结构特征，使其适用于量子信息科学、量子模拟、超冷化学以及超越标准模型的物理研究。然而，完全控制分子的内部量子态和运动自由度是必须面对的挑战。本文中作者演示了单个多原子分子CaOH的光学镊子阵列的搭建，该阵列可对其内部量子态进行量子控制。CaOH的复杂量子结构导致分子行为对镊子光波长的非平凡依赖性。作者控制这种相互作用，并以大于90%的保真度直接无损地对镊子阵列中的单个分子进行成像。分子在单个内部量子态水平上被操纵，从而证明了镊子阵列中的相干态控制。该平台能够利用任意空间排列的单个多原子分子进行各种实验。