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  中山大学新闻网李朝红教授研究组发现赝宇称-时间对称性 稿件来源:理工学院和光电材料与技术国家重点实验室

   作者:理工学院和光电材料与技术国家重点实验室

   编辑:蔡珊珊

   发布日期:2013-06-19

   阅读次数: 最近,理工学院和光电材料与技术国家重点实验室李朝红教授研究组,在周期调制的非厄米哈密顿系统的PT对称性方面的理论研究中取得了重要进展。 对称性,在自然界中无处不在,其本质是万物变化中的不变。物理中的对称性是指一个系统在特定变换下所呈现的内在不变性。宇称-时间对称性(PT对称性),即空间反射和时间反演下的不变性,是物理中的一个非常重要的基本概念。为了保证可观测量为实数和几率守恒,传统量子力学要求哈密顿量具有厄米性,非厄米的哈密顿量一般不能保证几率守恒。最近,人们发现具有PT对称性的非厄米哈密顿量在特定条件下也可保持几率守恒和具有实本征谱。尽管基于非厄米PT对称算符的量子力学还没有定论,然而,具有复折射率的光学材料已经被广泛用于探究非厄米哈密顿系统的PT对称性。 现有的研究表明具有实数本征谱和保持几率守恒的非厄米哈密顿量都具有PT对称性。那么,不具有PT对称性的非厄米哈密顿量是否可以具有实本征谱和保持几率守恒?我们是否可以有效地调控特定体系的PT对称性?众所周知,周期调制技术被广泛地用于调节量子输运和量子隧穿,快速调制的系统可以被映射成参数重新标度的无调制系统。对光学波导体系而言,光的传播可以通过用折射率周期变化的材料进行调制,因为麦克斯韦方程与薛定谔方程的等价性,周期调制的光学波导体系等同于周期调制的量子系统。那么,我们是否可以用周期调制来操控PT对称性,使原来不具有PT对称性的系统可以映射成具有PT对称性的等效无调制系统? 李朝红教授研究组建议应用周期调制去操控PT对称性,并且使原来不具有PT对称性的系统可以映射成具有PT对称性的等效无调制系统,引入了赝PT对称性这一新概念。他们发现,无论被调制体系的哈密顿量是否具有PT对称性,相应的等效无调制体系均可能表现出PT对称性。特别是,对非PT对称哈密顿量所描述的体系而言,虽然快速调制下的等效无调制系统可具有PT对称性,但是相应的原体系并不具有真正的实本征谱而是具有虚部很小的准实本征谱,这种PT对称性被他们命名为赝PT对称性。除了发现非PT对称哈密顿系统中的赝PT对称性外,他们的研究为观测自发PT对称性破缺提供了新的途径,并揭示了高频Floquet分析方法在抓住主要物理图像的同时有可能会抹去原体系的一些重要的物理特性。由于非厄米哈密顿量被广泛地用于描述开放量子体系,李朝红教授研究组的上述研究为开放量子体系的操控提供了一种新的途径,将有可能推动开放量子体系的相关研究。 本研究得到科技部973计划课题、国家自然科学基金和教育部博士点基金等项目的资助。相关研究结果被国际著名学术期刊《物理评论快报》接受发表为[Phys. Rev. Lett. 110, 243902 (2013) ],李朝红教授为论文唯一通讯作者,罗小兵(访问学者)和黄嘉豪(博士生)为论文共同第一作者,中山大学为论文第一署名单位。



         

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