近日，武汉大学余睿教授课题组和南京大学宋凤麒教授课题组合作，在Nature Electronics发表题为“Non-Abelian gauge fields in circuit systems”的研究论文，系统的提出了在电子线路中实现非阿贝尔规范场及相关物理效应的方案。在此工作中，研究人员设计了利用电容、电感和电阻这三种基本电学器件构造的赝自旋模块（图1a）和以编织方式构造的连接模块（图1b-e）。这些电路结构组成了构造2x2模型哈密顿量的完备集合。基于这些基本电路模块，研究人员展示了与非阿贝尔规范场相关的三个有代表性的物理效应，分别是：
（1）具有时间反演对称性的自旋-轨道耦合效应（图2），
（2）破缺时间反演对称性的陈拓扑绝缘态（图3），以及
（3）实空间中的非阿贝尔Aharonov-Bohm效应（图4）。
研究团队提出的方案基于电路基尔霍夫方程和群论知识，具有很强的普适性，可以在电子线路中构建任意形式的SU(2) 规范场且不受空间维度的制约。为研究任意空间维度下自旋-轨道耦合相关的物理、拓扑物态、以及非阿贝尔规范场相关的物理提供了方便可行的新途径。
此项工作武汉大学为第一署名单位，弘毅学堂物理专业本科生吴杰雄、物理科学与技术学院博士研究生王铸、硕士研究生彪元川为文章共同第一作者。宋凤麒教授和余睿教授为论文通讯作者。
近年来，余睿课题组及合作者在电子线路进行新奇物态研究方面开展了一系列研究工作。包括在一维和三维电子线路网络中设计拓扑态[Research,6793752,(2018); Acta Physica Sinica,68,220305,(2019)]。在电子线路中设计非厄密拓扑物态[arXiv:1810.09231(2018)]。在二维电路板上设计四维空间中的拓扑绝缘态[NSR 7,1288,(2020)]等。在电子线路中开展此类研究，有望将拓扑物态领域和电子线路领域相结合，为拓扑物态的研究和应用提供新的物理平台，也为电学功能器件的设计提供新的思路。
余睿教授课题组欢迎对凝聚态物理，计算物理，物态设计感兴趣的本科生、研究生和博士后加入。课题组成员将在第一性原理计算，理论模型建模和分析，电路仿真和实验等方面受到系统的锻炼。有加入意向的学生和博士后可以联系：yurui@whu.edu.cn。
该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目经费的支持。更多详细信息，请登录期刊官网，阅读原文。
https://www.nature.com/articles/s41928-022-00833-8
图1. 电路中非阿贝尔规范场的构建模块。a. 模块m和模块n为赝自旋模块，用由电阻、电感和电容组成的连接模块相连接。b-e.在赝自旋空间实现泡利矩阵形式的连接模块。
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