科学技术大学观测到氮空位自旋系统三阶异常线

• 2024-02-06 17:11:21

摘要中国科学技术大学中科院微尺度磁共振重点实验室杜江峰院士和荣兴教授团队系统研究了对称性与高阶非厄米特特点(EPs)的关系，并观察了氮空位(

中国科学技术大学中科院微尺度磁共振重点实验室杜江峰院士和荣兴教授团队系统研究了对称性与高阶非厄米特特点(EPs)的关系，并观察了氮空位(NV)自旋系统中的三阶异常线(EL)。

EP 是非厄米系统中的奇点，其中有 2 个或更多特征值且特征态合并。由于EP的独特特性，出现了许多奇异的拓扑现象和新颖的动力学特征。EP 在理解量子计算和拓扑相变等前沿领域发挥了重要作用。

高阶EP比二阶EP表现出更丰富的拓扑特性和更好的传感性能。然而，高阶EP的实现相当困难，因为它依赖于多个系统参数的同时调整，而且EP的阶数越高，需要同时调整的系统参数就越多，实现过程充满挑战。

研究人员利用单个NV中心、金刚石中的原子级缺陷和核自旋系统来实现同时包含PT对称性和伪手性的非厄米系统。此外，还报道了二维参数空间中三阶EL的实验观察。

通过系统地研究对称性在高阶 EP 几何中的作用，研究人员发现，当非厄米哈密顿量中只有 PT 对称性时，三阶 EP 可以作为孤立点存在。

研究人员进一步探讨了三阶EP与非厄米哈密顿量对称性之间的关系。事实证明，当非厄米哈密顿量不具有对称性时，就不存在三阶EP，这显示了对称性在研究高阶EP结构中的重要性。

值得一提的是，高阶EP几何结构的成功观测得益于前期对金刚石的研究。特别是王亚教授多年来致力于高品质金刚石的合成和生产，为这项工作奠定了坚实的基础。

这项工作对于非厄米研究具有重要意义，一方面可以进一步应用于探索原子尺度上与EP相关的高阶拓扑物理，另一方面也可以为量子调控和量子力学研究提供启示。量子增强计量学。

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