清華新聞網(wǎng)5月12日電 近日，清華大學(xué)高等研究院翟薈教授和汪忠研究員的研究組在非厄米物理(non-Hermitian physics)方面的研究取得重大進展,，兩個研究組各有一篇論文被《自然 物理》(Nature Physics)接收,，分別于5月12日和3月16日在線發(fā)表。由耗散在量子物質(zhì)中造成的非厄米效應(yīng)是近幾年物理學(xué)中非?；钴S的一個研究課題,，這兩篇論文分別揭示了非厄米效應(yīng)和多體關(guān)聯(lián),、拓?fù)湎嘟Y(jié)合產(chǎn)生的新效應(yīng)。
翟薈研究組發(fā)表的題為“非厄米線性響應(yīng)理論”（Non-Hermitian Linear Response Theory）的理論論文,，將非厄米耗散效應(yīng)轉(zhuǎn)化為一種探測平衡態(tài)量子多體關(guān)聯(lián)的新手段,。線性響應(yīng)理論是量子物理中教科書級的理論框架。該理論將物理系統(tǒng)對外界探測的響應(yīng)和物理系統(tǒng)平衡態(tài)的關(guān)聯(lián)性質(zhì)聯(lián)系起來,，是分析眾多物理實驗的理論基礎(chǔ),。翟薈等人的工作將這一理論推廣到物理系統(tǒng)對非厄米耗散過程的響應(yīng)，他們發(fā)現(xiàn)這一響應(yīng)提供了區(qū)分正常物態(tài)和奇異物態(tài)的一種新的手段,。該理論的結(jié)論和最近冷原子體系的實驗結(jié)果高度吻合,。
非厄米線性響應(yīng)理論利用物理系統(tǒng)對耗散的響應(yīng)來探測系統(tǒng)的性質(zhì),，得到的結(jié)論和冷原子體系實驗數(shù)據(jù)高度吻合。
翟薈教授和中物院研究生院的陳宇副教授為該論文的共同通訊作者,，高研院博士后潘磊為論文的第一作者,。該研究得到了北京市卓越青年科學(xué)家項目、國家科技部重點研發(fā)項目和國家自然科學(xué)基金委重點項目等的支持,。該論文回復(fù)審稿意見修改期間,，正值新冠疫情防疫階段。研究組成員克服困難,，順利完成論文修改完善工作,。
在題為“量子動力學(xué)中的非厄米體邊對應(yīng)”（Non-Hermitian bulk–boundary correspondencein quantum dynamics）的論文中，汪忠研究員和合作者首次在單光子量子行走實驗中證實了由汪忠研究組提出的“廣義體邊對應(yīng)關(guān)系”以及“非厄米趨膚效應(yīng)”,。在拓?fù)潴w系中,，體邊對應(yīng)關(guān)系是一條最基本的原理，它將體系能帶的拓?fù)洳蛔兞亢头€(wěn)定的邊界態(tài)對應(yīng)起來,。
2018-2019年期間,，汪忠研究組先后在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上發(fā)表了四篇理論文章（其中兩篇文章被選為“編輯推薦”文章）。這一系列工作提出了廣義布里淵區(qū)(generalized Brillouin zone)這一概念,，建立了非厄米體系的拓?fù)淠軒Ю碚?，給出了推廣的體邊對應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了其中關(guān)鍵的物理效應(yīng),，并將其命名為非厄米趨膚效應(yīng)（non-Hermitian skin effect）,。 這些理論經(jīng)國內(nèi)外同行的發(fā)展充實，目前已被國際學(xué)術(shù)界廣為接受,，在非厄米物理研究中被廣泛采用,。最近，除了汪忠及其合作者的這篇實驗文章以外，同期或稍后還有來自德國維爾茨堡大學(xué)（University of Wurzburg）,、德國羅斯托克大學(xué)（University of Rostock）,、瑞士蘇黎世大學(xué)(University of Zurich) , 荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)(University of Amsterdam)等研究組的四篇論文，分別在光學(xué),、電學(xué),、超材料等體系中證實了汪忠研究組提出的廣義體邊對應(yīng)關(guān)系和非厄米趨膚效應(yīng)。
廣義布里淵區(qū)(b)上定義的拓?fù)洳蛔兞繙?zhǔn)確預(yù)言了量子行走實驗中測量到的拓?fù)溥吔鐟B(tài)(c),，體現(xiàn)了非厄米廣義體邊對應(yīng)原理
汪忠研究員和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授易為,、北京計算科學(xué)中心教授薛鵬為該實驗論文的共同通訊作者，原中科大博士生,、現(xiàn)為清華大學(xué)高研院博士后的鄧天舒為論文的共同第一作者,。 汪忠研究員的研究得到了國家自然科學(xué)基金委的支持。清華大學(xué)物理系2015級本科生,、2018年本科生特等獎學(xué)金獲得者姚順宇本科期間在汪忠研究組參與研究工作,，在這一理論發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。他參加了上述四篇《物理評論快報》(Physical Review Letters)論文的研究,，并且是其中兩篇論文的第一作者。
論文鏈接:
[1] Non-Hermitian Linear Response Theory
https://www.nature.com/articles/s41567-020-0889-6
[2] Non-Hermitian bulk–boundary correspondence in quantum dynamics
https://www.nature.com/articles/s41567-020-0836-6
供稿：高研院
編輯：李晨暉
審核：程曦
