我國學者成功觀測到一類高階非厄米奇異點結(jié)構(gòu)
16日記者從中國科學技術大學獲悉，該校中國科學院微觀磁共振重點實驗室杜江峰、榮星等人，在單自旋體系中系統(tǒng)研究了對稱性與高階非厄米奇異點結(jié)構(gòu)的關系，并成功觀測到了一類高階非厄米奇異點結(jié)構(gòu)。研究成果1月15日在線發(fā)表于《自然·納米技術》。
非厄米物理特別關注非厄米體系中存在的一種特殊簡并點——奇異點。其與厄米體系中的簡并點不同，二階或者高階奇異點有兩個或者多個本征值和本征態(tài)同時發(fā)生簡并。由于奇異點附近獨特的能譜性質(zhì)，眾多非厄米體系獨有的新奇物理現(xiàn)象得以涌現(xiàn)，因此在量子計算、精密測量以及拓撲物理等領域有著重要研究價值。由高階奇異點組成的高階奇異點結(jié)構(gòu)，例如高階奇異線和奇異弧等，能展現(xiàn)出更為豐富的拓撲性質(zhì)。然而在量子體系中高階奇異點的觀測已屬不易，實現(xiàn)高階奇異點結(jié)構(gòu)就更具挑戰(zhàn)性。
研究組以金剛石中的一個氮-空位色心的單電子自旋和核自旋復合體系為基礎，基于其發(fā)展的非厄米哈密頓量實現(xiàn)方法，實現(xiàn)同時具備宇稱時間對稱性和贗手性兩種對稱性的非厄米體系，成功觀測到了由一系列三階奇異點形成的奇異線。研究組進一步闡明了對稱性與高階非厄米奇異結(jié)構(gòu)的關系。實驗結(jié)果表明，當體系哈密頓量只有宇稱時間對稱性時，二維參數(shù)空間中僅能存在孤立的三階奇異點。進一步解除體系的宇稱時間對稱性時，二維參數(shù)空間中將不存在三階奇異點。實驗結(jié)果展示了對稱性在研究高階奇異點結(jié)構(gòu)中的重要作用。
這項研究成果為在多能級系統(tǒng)中開展廣泛的非厄米物理研究奠定了基礎，一方面有助于研究多能級非厄米體系中的新拓撲相和拓撲不變量；另一方面基于高階奇異點的本征態(tài)轉(zhuǎn)換和對微擾響應的增強，有望在量子控制和量子精密測量領域得到重要應用。
（中國科大供圖）
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