导读
日前，北京计算科学研究中心薛鹏教授团队及合作者在拓扑体系淬火动力学的研究中取得重要进展，首次在单光子量子行走中观测到动量-时间域的斯格明子(skyrmion)。研究成果以“Observation of emergent momentum–time skyrmions in parity–time-symmetric non-unitary quench dynamics”为题，于2019年5月23日在线发表于Nature Communications。
斯格明子是一种准粒子，呈环绕形态且具有拓扑特性的自旋结构。自1962年由英国物理学家Tony Skyrme提出以来，先后在多种物理体系中被观测到。而斯格明子在开发超低功耗、高密度、高稳定性的赛道存储以及逻辑器件方面，具有巨大的潜力，引起广泛关注。
北京计算科学研究中心薛鹏教授团队及合作者首次在单光子体系中观测到动量-时间域衍生斯格明子结构。他们从概念上提出并实验演示了如何利用单光子量子行走模拟多体拓扑系统的动力学淬火演化。巧妙的设计了通过实空间测量重构动量空间密度矩阵的实验方案，在宇称-时间对称未破缺的非幺正演化过程中观测到动量-时间域衍生斯格明子，从而证实了宇称-时间对称性是在非幺正演化过程中稳定衍生斯格明子的重要因素。
实验装置
这是该团队继利用单光子量子行走模拟了动力学量子相变 (Physical Review Letters 122, 020501 (2019))之后，在拓扑体系淬火动力学的研究中取得又一重要进展。这一工作有助于进一步理解开放系统的拓扑性质及淬火动力学。对基于多体拓扑系统的动力学淬火过程中新奇的物理现象的研究有望在未来以此开发新型的具有量子特性的光调控器件。而光学斯格明子受到拓扑特性的保护，其稳定性将在开发具有量子特性的光存储器件方面具有巨大潜力。同时也为基于量子行走平台实现量子计算和量子模拟提供新的依据，为探索拓扑量子计算开辟了新途径。
该论文的理论合作者为中国科学技术大学易为教授。论文第一作者为薛鹏教授指导的博士生。上述研究得到了国家自然科学基金和北京计算科学中心启动基金的支持。
文章链接
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10252-7
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