我科学家首次构建循环式宇称时间对称量子模拟器

据报道, 中国科技大学的郭光灿院士团队中的李传锋、 唐建顺和王轶韬等在国际上首次实现了循环式宇称时间（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。 该成果日前已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PT 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地模拟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。