利用周期性共振光脈沖序列導致的自旋依賴布居數耗散、射頻場耦合下的自旋拉比振蕩、以及Feshbach共振調制下的相互作用控制,在一個量子系統中同時實現了精密調控耗散、相干和相互作用三大要素,為實現宇稱-時間對稱的非厄米哈密頓量的量子模擬奠定了技術基礎。
實驗結果不僅精確地復現了在經典系統中已經觀測到的靜態哈密頓量的宇稱-時間對稱性破缺,還利用周期性耗散機制發現了在任意小耗散下的宇稱-時間對稱性破缺,觀察到系統的能量可以在極其微小的耗散下發生不可逆的發散。不同于以往靜態哈密頓量的單參數相變,周期性耗散驅動的宇稱-時間對稱性的相圖在頻率的參數空間實現延拓,在特定的頻率區間,宇稱-時間對稱性對于耗散有極其敏感的響應。這個現象之前只有理論預言,而羅樂教授小組首次在絕對零度之上500納開爾文的超冷費米氣體中首次觀測到。同時這項工作還發現了對稱性破缺點附近的慢衰變模式、類比于多光子躍遷的高階PT對稱性破缺等新穎有趣的物理現象。
目前,羅樂教授研究團隊正基于非厄米量子體系研究宇稱-時間對稱哈密頓量的拓撲量子態轉換、耗散下的量子相干態保持、以及高階奇異點附件的超靈敏能譜響應。這些研究將為基于開放量子系統的量子計算和量子精密測量開拓新的前沿。
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