宇称-时间对称的量子行走的相图及观测拓扑保护边界态实验装置图
东南大学物理学院
这篇论文涵盖了宇称-时间对称,量子行走,拓扑保护边界态三个近年来量子物理学界最为关注的方向。宇称-时间对称性扩展了传统量子力学的框架。量子行走提供一个普适的量子信息处理平台,广泛地应用于量子计算和量子模拟。而拓扑保护边界态是由于整体拓扑效应所导致的全新态,它的发现拓宽了人们对物态的认识,而其最激动人心的应用之一就是实现具有强大容错能力的拓扑量子计算。
该团队着眼于这三个研究方向中最本质和关键的问题,将之有机结合,利用量子光源和线性光学体系首次实现了开放系统中具有宇称-时间对称性的量子行走,通过对量子行走的参数的控制,观测到新型一维拓扑保护边界态,并证明了其对于扰动和无序失调(disorder)的鲁棒性。
在传统的量子力学中,描述一个量子力学系统的哈密顿量必须具有厄密性,而1998年两位物理学家Bender和 Boettcher指出,厄密性并非本征值为实数的必要条件,满足宇称-时间对称性的非厄密哈密顿量的本征值也为实数,该理论被认为是对于传统量子力学框架的有力拓展。以往相关实验都是利用复杂的人造材料中的光学性质,但这都属于经典的范畴。
而更为重要的是对于由宇称-时间对称的量子行走驱动的Floquet拓扑相的研究。封闭系统中幺正量子行走为研究Floquet拓扑相提供了一个理想的平台。而开放系统中,是否存在Floquet拓扑相一直以来悬而未决。而
薛鹏教授团队合影
这一工作有助于进一步理解开放系统的拓扑性质。对基于宇称-时间对称量子行走中新奇的物理现象的研究有望在未来以此开发新型的具有量子特性的光调控器件。这是
该论文的理论合作者为中国科学技术大学的
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http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys4204.html
(责任编辑:吴婵 审核:李小男)