近年来，非厄米量子物理成为研究热点，实验和理论的进步极大地推动了非厄米物理的发展；同时，非厄米量子物理不同于传统的厄米量子物理，有其新颖的物理现象，在量子计算、量子精密测量和拓扑物理领域有着重要的影响。
2019年，杜江峰研究小组在量子系统中建立了基于非埃尔米特哈密顿量的量子控制普适理论，并通过对钻石量子位的高精度量子控制，首次观察到单自旋系统中宇称时间对称性破缺，为进一步研究量子系统中非埃尔米特系统的新物理性质开辟了道路。
最近，中国科学技术大学的研究团队在非埃尔米特奇点的拓扑性质研究方面取得了重要进展。中国科学院显微磁共振重点实验室的杜江峰、荣星等人，通过对金刚石量子位的高精度量子操纵，首次实现了量子系统中围绕非厄米奇点的动力学，并成功地观察到了基于奇点的本征态跃迁。
非埃尔米特系统中有一个特殊的退化点——奇点。奇点附近的能谱与厄米系统有很大差异，表现出两个撕裂黎曼曲面相交并围绕奇点的特殊拓扑结构，从而诱发了一些新的物理现象。
基于非厄米哈密顿量量子调控的普适理论，研究团队以金刚石氮空位色心的核自旋为辅助位，电子自旋为系统位，通过量子调控的手段实现了含时非厄米哈密顿量的演化，成功观测到了两种本征态跃迁：当周围起始点处于宇称时间对称相位时， 量子系统的最终态取决于周围奇点的方向，而与周围初始态无关(如图A和B所示)，但当起始点处于宇称时间对称性破缺阶段时，周围最终态与初始态和周围方向无关(如图C和D所示)，本征态跃迁呈现对称性。 研究小组的进一步探索还发现，这种模式转换对周围路径的随机噪声具有鲁棒性，在量子计算和量子信息处理领域将具有重要的应用潜力。
这个成果最近发表在《物理评论快报》。该工作实现了基于奇点的拓扑保护的本征态变换，为量子控制提供了一种新的思路。量子系统中含时非厄米哈密顿量的实现，也为进一步研究非厄米系统的新物理，如围绕高阶奇点、探索非厄米拓扑不变量等奠定了基础。
中国科学院显微磁共振重点实验室博士生刘文泉、博士后吴洋为论文第一作者，杜江峰院士、荣星教授为论文合著者。本研究得到了科技部、国家自然科学基金、中国科学院和安徽省的支持。
版权声明：内容来源于互联网和用户投稿 如有侵权请联系删除