本網(wǎng)訊（物理與光電工程學(xué)院 王棟）日前，安徽大學(xué)物理與光電工程學(xué)院王坤坤教授與北京計(jì)算科學(xué)研究中心薛鵬教授團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)易為教授合作，在單光子非厄米量子行走的動(dòng)力學(xué)演化中，通過(guò)觀測(cè)演化過(guò)程中光子的平均手性位移及量子行走動(dòng)力學(xué)淬火過(guò)程中動(dòng)量—時(shí)間域的斯格明子結(jié)構(gòu)兩種不同的方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非布洛赫(non-Bloch)拓?fù)鋽?shù)的直接測(cè)量。研究成果以“Detecting Non-Bloch Topological Invariants in Quantum Dynamics”為題，在物理學(xué)領(lǐng)域知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters）發(fā)表。安徽大學(xué)王坤坤教授為文章第一作者，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李天宇為共同第一作者，北京計(jì)算科學(xué)研究中心薛鵬教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)易為教授為共同通訊作者。
近年來(lái)，隨著對(duì)量子開(kāi)放體系中拓?fù)湮锵嘌芯康闹鸩缴钊耄_(kāi)放體系呈現(xiàn)出諸多區(qū)別于封閉系統(tǒng)中的拓?fù)涮匦浴Ｆ渲幸粋€(gè)經(jīng)典的案例是非厄米系統(tǒng)中的趨膚效應(yīng)所引起的體—邊對(duì)應(yīng)關(guān)系的破壞（拓?fù)湮飸B(tài)研究的基本原理）。趨膚效應(yīng)下，非厄米系統(tǒng)中的所有體態(tài)與拓?fù)溥吘墤B(tài)始終局域在體系邊界附近，定義在傳統(tǒng)布里淵區(qū)上的布洛赫拓?fù)洳蛔兞颗c邊緣態(tài)的存在不再一一對(duì)應(yīng)。為重新建立非厄米系統(tǒng)中的體邊對(duì)應(yīng)關(guān)系，理論研究引入了非布洛赫能帶理論，于廣義布里淵區(qū)重新定義出非布洛赫拓?fù)洳蛔兞俊Ｔ谇捌诘难芯恐校忾]系統(tǒng)布洛赫拓?fù)洳蛔兞恳呀?jīng)被實(shí)驗(yàn)證明可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)矩、平均手性位移和量子淬火中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方式進(jìn)行探測(cè)。且開(kāi)放系統(tǒng)中的非厄米趨膚效應(yīng)的存在以及非布洛赫體邊對(duì)應(yīng)關(guān)系的有效性也都得到了實(shí)驗(yàn)證明，但非布洛拓?fù)鋽?shù)是否存在相應(yīng)方法對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量依然沒(méi)有答案。
王坤坤及其合作者利用線(xiàn)性光學(xué)系統(tǒng)，搭建了非厄米量子行走實(shí)驗(yàn)裝置，不僅精確地測(cè)量了動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程中的平均手性位移，還通過(guò)實(shí)現(xiàn)淬火動(dòng)力學(xué)演化，觀測(cè)到了非布洛赫能帶理論下動(dòng)量時(shí)間空間中的斯格明子結(jié)構(gòu)。理論證明前一種測(cè)量方式在量子行走步數(shù)足夠大時(shí)等同于系統(tǒng)中的非布洛赫拓?fù)淅@數(shù)，后一種方式通過(guò)斯格明子結(jié)構(gòu)也可以確定系統(tǒng)在非布洛赫能帶理論定義下的拓?fù)湎啵菍?duì)系統(tǒng)非厄米拓?fù)鋽?shù)的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了兩種方式下觀測(cè)到的與非布洛赫和布洛赫能帶理論定義下的拓?fù)鋽?shù)及拓?fù)湎嘧儯浞肿C明了兩種方法對(duì)非布洛赫拓?fù)鋽?shù)測(cè)量的有效性。在淬火過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)態(tài)的平均自旋分量還觀測(cè)到了非布洛赫宇稱(chēng)—時(shí)間對(duì)稱(chēng)性的破缺及非布洛赫奇異點(diǎn)的存在。而且，實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)引入了對(duì)稱(chēng)性保持的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種不同的微擾，證明了兩種測(cè)量非布洛赫拓不變量方式的魯棒性。這一工作是首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)中非布洛赫拓?fù)洳蛔兞康闹苯訙y(cè)量，不僅能為非布洛赫能帶理論的成立提供又一有效證據(jù)，進(jìn)一步加深對(duì)開(kāi)放系統(tǒng)拓?fù)湮锵嗟牧私猓鼮閷?duì)開(kāi)放系統(tǒng)拓?fù)湮锵嗟难芯刻峁┝诵碌姆椒ā?/p>
原文鏈接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.270602
