撰稿|由课题组供稿
新加坡国立大学仇成伟教授课题组在非厄米系统中发现了负负得正的现象：噪声和损耗联手提高了该系统的信噪比。研究成果以“Synergetic positivity of loss and noise in nonlinear non-Hermitian resonators”为题发表在《Science Advances》。论文第一作者为新加坡国立大学博后李志鹏和博士生李晨晖，通讯作者为上海科技大学熊泽教授、新加坡国立大学John Ho和仇成伟教授。湖南师范大学景辉教授参与了该工作。
在电子学和光学的信号传递过程中，损耗和噪声往往是不受欢迎的，因为他们会增加成本，增加系统复杂性，从而降低效率。但是，对非厄米系统的研究表明，损耗在某些情况下也可以起到积极的作用。受该效应的启发，该团队进一步通过研究揭示了损耗和噪声在非线性非厄米谐振器中的协同作用。结果表明，在加入损耗和噪声后，频谱强度被放大，频谱波动被抑制，这进一步揭示了非厄米谐振腔中损耗和失谐时间调制驱动的本征跳频的噪声损耗增强相干性的潜在机制。实验结果如图：
图1 展示噪声与损耗的协同作用。图b中表示，在非线性非厄米系统中加入噪声和损耗使得频谱的强度增强，频谱波动减小。图c和d表明在非线性的非厄米系统中，由于失谐产生了双稳态，损耗可以改变双稳态区间的大小。
图2 通过蒙特卡洛分析系统响应的示例结果表明，在两种情况下，通过引入恰当的噪声和损耗，系统响应的信噪比都可以得到20dB左右的提升。
图3 谐振电路的验证结果。结果表明，通过先引入损耗，再引入噪声的方法，整个谐振子对输入的电容信号的响应的信噪比，从15dB提高到30dB。从图e的时域图中可以看到，传感信号的清晰度显著提高。
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https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi0562
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.227201
