我學(xué)者觀測到一類高階非厄米奇異點(diǎn)結(jié)構(gòu)
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記者16日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校中國科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜江峰、榮星等人，在單自旋體系中系統(tǒng)研究了對(duì)稱性與高階非厄米奇異點(diǎn)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，并成功觀測到一類高階非厄米奇異點(diǎn)結(jié)構(gòu)。相關(guān)研究成果1月15日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》。
非厄米物理特別關(guān)注非厄米體系中存在的一種特殊簡并點(diǎn)——奇異點(diǎn)。其與厄米體系中的簡并點(diǎn)不同，二階或者高階奇異點(diǎn)有兩個(gè)或者多個(gè)本征值和本征態(tài)同時(shí)發(fā)生簡并。由于奇異點(diǎn)附近獨(dú)特的能譜性質(zhì)，眾多非厄米體系獨(dú)有的新奇物理現(xiàn)象得以涌現(xiàn)，因此在量子計(jì)算、精密測量以及拓?fù)湮锢淼阮I(lǐng)域有著重要研究價(jià)值。由高階奇異點(diǎn)組成的高階奇異點(diǎn)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?fù)湫再|(zhì)。然而在量子體系中高階奇異點(diǎn)的觀測已屬不易，實(shí)現(xiàn)高階奇異點(diǎn)結(jié)構(gòu)就更具挑戰(zhàn)性。
研究組以金剛石中的一個(gè)氮—空位色心的單電子自旋和核自旋復(fù)合體系為基礎(chǔ)，基于其發(fā)展的非厄米哈密頓量實(shí)現(xiàn)方法，實(shí)現(xiàn)同時(shí)具備宇稱時(shí)間對(duì)稱性和贗手性兩種對(duì)稱性的非厄米體系，成功觀測到了由一系列三階奇異點(diǎn)形成的奇異線。研究組進(jìn)一步闡明了對(duì)稱性與高階非厄米奇異結(jié)構(gòu)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)體系哈密頓量只有宇稱時(shí)間對(duì)稱性時(shí)，二維參數(shù)空間中僅能存在孤立的三階奇異點(diǎn)。進(jìn)一步解除體系的宇稱時(shí)間對(duì)稱性時(shí)，二維參數(shù)空間中將不存在三階奇異點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了對(duì)稱性在研究高階奇異點(diǎn)結(jié)構(gòu)中的重要作用。
這項(xiàng)研究成果為在多能級(jí)系統(tǒng)中開展廣泛的非厄米物理研究奠定了基礎(chǔ)。一方面有助于研究多能級(jí)非厄米體系中的新拓?fù)湎嗪屯負(fù)洳蛔兞?；另一方面基于高階奇異點(diǎn)的本征態(tài)轉(zhuǎn)換和對(duì)微擾響應(yīng)的增強(qiáng)，有望在量子控制和量子精密測量領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。
（記者吳長鋒）
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