导读
近日，北京计算科学研究中心薛鹏团队在宇称-时间对称的量子动力学演化中，通过精准的量子调控，在实验上系统刻画了宇称-时间对称破缺相变附近的临界现象，为进一步探索非厄米体系的奇异物理特性奠定了重要基础。
以往人们对于量子体系物理特性的研究集中在厄米系统，这是因为在传统的量子力学中，描述一个封闭量子体系的哈密顿量必须具有厄米性。另一方面，在实际问题中，量子体系往往是开放的，对其进行有效地描述需要非厄米的哈密顿量。近年来, 具有宇称-时间对称性的非厄米体系受到广泛关注, 其原因之一在于非厄米但满足宇称-时间对称性（PT-symmetry）的哈密顿量的本征值也为实数，原则上可以描述量子体系。
实验中如何实现非厄米体系的演化并对其进行精密的量子操控是一个重大挑战。该团队面向这一挑战，提出了利用单光子和线性光学系统实现任意的非幺正演化的方案，进而通过调整哈密顿量的参数，实现对到宇称时间对称破缺相变的量子模拟。该研究通过对单光子的高精度的量子操控，首次在单光子体系中观测到体系在宇称时间对称未破缺时信息的恢复，宇称时间对称破缺时信息的指数衰减，以及在临界点信息的幂律衰减等行为，对宇称时间对称量子系统的动力学演化进行了全面的刻画。实验为进一步探索非厄米系统的物性奠定了重要基础。
该成果以《Observation of Critical Phenomena in Parity-Time-Symmetric Quantum Dynamics》为题, 发表在Phys. Rev. Lett. 123, 230401 (2019)。该论文的理论作者为东京大学的Masahito Ueda教授以及中国科学技术大学的易为教授，第一作者为薛鹏教授指导的博士生肖磊。该成果得到了国家自然科学基金和北京计算科学研究中心启动基金的支持。
文章链接
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.230401
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