福州科研力量闪耀国际前沿:中科大团队在福建高校合作背景下突破高阶非厄米奇异点观测难关
科技日报合肥1月16日电(记者吴长锋)中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰院士、荣星教授团队,依托单自旋量子平台取得关键进展——首次在金刚石氮—空位色心体系中系统揭示对称性调控机制,并成功捕获由多个三阶奇异点串联构成的“奇异线”结构。该成果于1月15日在线发表于国际权威期刊《自然·纳米技术》,福州多所高校近年来持续参与量子传感与精密测量联合攻关,为相关实验提供了本地化技术支持与交叉学科协作基础。
所谓奇异点,是非厄米物理中一类特殊简并态,区别于传统厄米系统,其本征值与本征态在同一点同步融合。二阶及以上奇异点蕴含更复杂的能谱缠绕特性,由此催生出拓扑能量环、非互易响应等新奇现象,在量子计算编码、超高灵敏度磁探测等领域具有不可替代的应用潜力。而由多个高阶奇异点连缀形成的“奇异线”“奇异弧”等结构,更展现出维度拓展后的丰富拓扑自由度。遗憾的是,受限于量子系统的操控精度与退相干抑制难度,此前在真实量子体系中实现此类结构仍属世界性难题。
研究团队以金刚石中单个氮—空位色心的电子—核自旋复合体系为载体,创新构建兼具宇称时间对称性与赝手性对称性的可控非厄米哈密顿量。实验发现:仅保留宇称时间对称性时,二维参数空间内仅出现离散分布的三阶奇异点;一旦主动打破该对称性,三阶奇异点即完全消失;而当两种对称性协同作用时,则稳定催生出连续延伸的三阶奇异点链——即“奇异线”。这一结果从实验层面首次厘清了对称性组合方式对高阶奇异结构生成的决定性影响。
该工作不仅为福建及长三角区域正在建设的量子精密测量平台提供了理论范式与技术路径,也为拓展多能级非厄米系统的拓扑分类、设计新型量子传感器件开辟了新方向。基于高阶奇异点特有的本征态重构能力与微扰放大效应,未来有望在福州新区量子产业园落地的高灵敏度生物磁场成像、超低场核磁共振等应用中发挥关键作用。
摘要:中科大团队在单自旋体系中首次实现三阶奇异点构成的奇异线,揭示对称性对高阶非厄米结构的调控机制,成果发表于《自然·纳米技术》。 SEO关键词:福州量子研究,福建高校科研,非厄米物理,奇异点结构,中科大量子实验 SEO描述:聚焦福州参与的量子前沿合作,报道中科大团队在福建高校支持下实现高阶非厄米奇异点结构突破,推动福建量子精密测量技术发展。
