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我科学家首次构建循环式宇称时间对称量子模拟器

来源:科技日报


科技日报合肥6月15日电 (记者吴长锋)记者从中国科大获悉 ,该校郭光灿院士团队李传锋、唐建顺、王轶韬等  ,在国际上首次实现了循环式宇称时间(简称PT  ,parity-time)对称量子模拟器的构建  ,并基于该模拟器观测到量子态在PT对称系统中的动态演化行为  ,为深入研究非厄米量子物理提供了有效的实验平台  。该成果日前发表于国际权威物理学期刊《物理评论快报》上  。


PT对称系统是一类由满足宇称时间反演不变的动力学哈密顿量所控制的物理系统  。一方面PT对称系统同样具有实数本征能谱 ,其中能够存在稳定的本征动力学模式;另一方面  ,PT对称系统中的本征动力学模式具有特殊的非正交性质  ,且系统能带在奇异点附近具有独特的拓扑结构 。而在量子领域  ,受限于量子系统的操控难度  ,PT对称动力学的多种量子物理性质仍缺乏深入的实验研究和应用 。


研究人员基于自主设计的非厄米量子逻辑门及单光子循环演化结构  ,在线性光学系统中首次实现了循环式PT对称量子模拟器的构建  。该量子模拟器可以有效模拟PT对称量子系统的动力学演化过程 ,并输出离散时间模式下的演化量子态  。基于该量子模拟器  ,研究组实验观测了PT对称未破缺区和破缺区中的量子态动态演化过程 ,并研究了量子态可分辨性在奇异点附近的动力学临界相变现象  。该成果为PT对称及其他非厄米量子物理的研究提供了有效的实验平台  。