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中国科大观测到基于简并腔中涡旋光子的非厄米奇异点 奇异点（exceptional point, EP）是非厄米系统的独特性质，它们存在于与周围环境有能量交换的开放系统中，是拓扑物理重要的研究对象。此前李传锋、许金时等人已利用光的轨道角动量构建一维的人工拓扑晶格，成功搭建了基于简并腔中涡旋光子的拓扑量子模拟平台[Nature Commun. 13, 2040 (2022)]。基于这一平台，在本成果中研究组巧妙地引入一个参数赝动量，并在人工轨道角动量与参数赝动量构成的二维动量空间中构建了狄拉克点。进一步通过在人工轨道角动量晶格上引入偏振非平衡损耗（图1A所示），使动量空间中的狄拉克点劈裂成一对奇异点。  图1：实验原理与实验结果图。 （A）人工轨道角动量晶格示意图。圆圈代表轨道角动量，m为轨道角动量量子数，红色和蓝色分别代表左旋和右旋圆偏振光，直线箭头代表模式间相互作用，曲线箭头代表耗散。（B）波前角分辨能谱探测示意图。（C）实验探测到的经过EP点的能量绝对值。 在非厄米系统中，能量通常会变成复数，而对复能量的探测往往十分困难。本项工作中，研究组创造性提出了基于人工轨道角动量维度的复能谱探测方法——波前角分辨能谱探测法（图1B所示）。利用这一技术，研究组不仅成功观测到了动量空间的奇异点（图1C所示），还观测到了体费米弧、宇称-时间对称性破缺的相变和半整数能带缠绕等有趣的现象和特性。此外相比于传统的拓扑量子模拟体系，光学人工合成维度具有灵活的调节能力。研究组通过调控人工合成维度中的参数，使动量环绕奇异点一周，观测到复能量的反转，直观地刻画了复能带黎曼面的几何特征。 光学人工合成维度是近年来兴起的拓扑量子模拟的新方法。研究组搭建的基于简并腔中涡旋光子的人工维度实验平台，不仅能用来探索深刻的拓扑物理，还可用于开发功能强大的全光器件。审稿人评价这项工作“As large non-Hermitian systems are numerically difficult to study, experimental realisations as in the present work could provide new and important insights, especially with respect to technical applications. （大规模非厄米系统的数值模拟是十分困难的，因此这项实验工作提供了一个新的重要研究视角，特别是在技术应用方面）”。 论文的共同第一作者是中科院量子信息重点实验室博士研究生杨木、张昊清、廖昱玮。本研究得到科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省和中国科大的支持。 相关链接：https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.abp8943 关键词： 涡旋光子
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最新评论
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swy312 2023-01-30 09:42利用这一技术，研究组不仅成功观测到了动量空间的奇异点（图1C所示），还观测到了体费米弧、宇称-时间对称性破缺的相变和半整数能带缠绕等有趣的现象和特性。
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sgsmta 2023-01-30 09:52光学人工合成维度是近年来兴起的拓扑量子模拟的新方法
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马克图布 2023-01-30 10:55学习，了解
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jameszyhuang 2023-01-30 11:33中国科大观测到基于简并腔中涡旋光子的非厄米奇异点
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wangjin001x 2023-01-30 11:33中国科大观测到基于简并腔中涡旋光子的非厄米奇异点
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谭健 2023-01-30 11:33高科技论文
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山茶冬蝉 2023-01-30 11:40非厄米系统另外的一些特质：
1.特征值可以是复数，特征向量非正交；
当系统存在PT对称时，可以有实特征值；
2.在奇异点（exception points，EP）处有特征态合并现象，此时非厄密矩阵可探测到的，不可对角化，然而对于厄密是两边对应不同的拓扑数；
3.厄密时能带简并需要3个参数，除了三维Weyl点。
非厄密只需要两个参数，因此在奇异点处有新的稳定（能带简并）；
4.所以奇异点处的拓扑相转移有一个中间相位：±0.5；
5.以及有分数化的陈数：
5.1: 2013年PRA《topological invariance and global berry phase in non-Hermitian systems》（《非厄密系统中的拓扑不变性和全局几何相位》） 中，用全局几何相位（berry phase）, 对于two-level 模型中，拓扑不变量来自于非对角线。对于bipartite 模型中，拓扑来自于非对角线，（与2009年PRL《非厄密量子游走中的拓扑转换（topological transition in a non-Hermitian QW）》结论一样）。
同时2018年PRB《（非厄密SSH模型中的拓扑相位）topological phases in the non-Hermitian Su-Schrieffer-Heeger model》中也再次强调了用全局几何相位。
5.2: PRA《（几何概念上的卷绕数和其特征的拓扑相位在一维手征非厄密哈密顿系统）Geometrical meaning of winding number and its characterization of topological phases in one-dimensional chiral non-Hermition systems》中two-level 模型中，对角线是0的情况，与2013年PRA《topological invariance and global berry phase in non-Hermitian systems》结论一样。
6.加之非厄密趋肤效应
指体系巨量的本征态波函数局域在边界的行为，它对于理解某些非厄密体系拓扑转变中的体边不对应、开边界能谱和周期性边界能谱显著差异等现象至关重要。
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jabil 2023-01-30 11:48nice information
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山茶冬蝉 2023-01-30 11:48只能说涉及到量子相关了，不愧是中科大好前沿
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谭健 2023-01-30 11:49高科技论文