5月29日，重慶大學物理學院胡自翔教授團隊在物理學頂級期刊《Physical Review Letters》上發(fā)表了題目為“Biorthogonal Dynamical Quantum Phase Transitions in Non-Hermitian Systems”的研究論文。重慶大學2023屆本科生敬業(yè)誠（南京大學讀博）為該論文的第一作者，重慶大學弘深青年教師董建軍、張瑜瑜教授和胡自翔教授為該論文的共同通訊作者，重慶大學為唯一完成單位。
       量子力學是現(xiàn)代理論物理的研究基石。傳統(tǒng)教科書中主要介紹了厄米體系的量子力學，即矩陣本征值為實數的量子體系。近年來非厄米量子體系吸引了人們的極大關注，其原因是非厄米矩陣的本征值可能是復數，本征值數域的擴大為量子力學的研究帶來了新的挑戰(zhàn)和新的機遇。在量子力學中，態(tài)隨時間演化的非平衡過程是一個非常重要的研究課題，其中一個重要的物理量是洛施密特回波（Loschmidt echo）。洛施密特回波刻畫了初態(tài)與時間演化態(tài)之間的交疊程度，在非厄米體系中其被推廣為雙正交洛施密特回波。然而傳統(tǒng)的研究方案局限于具有宇稱——時間對稱性的體系，這類特殊的非厄米體系具有實數譜。因此迄今為止，人們還缺乏有效的手段來研究具有復數譜的任意非厄米體系的雙正交洛施密特回波。

                                            圖1：兩種方法的比較。

敬業(yè)誠在大二開始加入胡自翔教授課題組，通過科研訓練和畢業(yè)設計針對這一課題進行了深入研究。在董建軍、張瑜瑜和胡自翔的共同指導下提出了利用時間演化態(tài)的關聯(lián)態(tài)來研究雙正交洛施密特回波的新方案。如圖1所示，相較于傳統(tǒng)的研究方案，該方法能有效地處理具有復數譜的任意非厄米體系。基于這一新方案，研究團隊以非厄米Su-Schrieffer-Heeger模型為例詳細研究了雙正交洛施密特回波的奇異行為，提出了雙正交動力學量子相變的新概念，并在雙正交動力學量子相變中觀察到了具有1/2跳變的雙正交動力學拓撲序參量，如圖2所示。相關成果發(fā)表在國際著名的物理學雜志Phys. Rev. Lett. 132, 220402 (2024)上。 該工作為研究任意非厄米體系中的動力學量子相變及其他非平衡量子現(xiàn)象提供了一個可能的新方案。

                     圖2：不同基底下的洛施密特回波（a）和動力學拓撲序參量（b）。

該工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、重慶市自然科學基金、重慶英才計劃和重慶市博士后創(chuàng)新人才支持計劃等項目的支持。同時，該課題組近年來在本科生拔尖人才培養(yǎng)取得了顯著成就，陸續(xù)發(fā)表了多篇高質量的研究論文，如張瑜瑜指導本科生龔令樸（南京大學讀博）在德國物理年鑒《Annalen Der Physik》上發(fā)表論文和指導本科生李林俊（強基計劃）在自然指數期刊《Physical Review A》上發(fā)表論文，胡自翔指導本科生陳紅偉（美國東北大學讀博）在自然指數期刊《Physical Review B》上發(fā)表論文等。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.220402

來源：物理學院