Лента TH Новости Глобальные вызовы



Нетрадиционные квантовые системы могут привести к появлению новых оптических устройств

∴ 201

Физики продемонстрировали оптическую систему, основанную на нетрадиционном классе квантовых систем. Система называется «PT-симметрический квантовый ход».

815

Такое название выбрано из-за того, что система состоит из одиночных фотонов, которые занимают суперпозицию состояний, называемую квантовыми блужданием. Данная позиция подчиняется симметричности по времени (PT) – свойству, в котором координаты системы в пространстве и времени могут меняться, не меняя систему.

Мы представляем экспериментальную работу, объединяющую три понятия — неунитарные квантовые блуждания на однофотонном уровне, PT-симметрию и топологические краевые состояния, происходящие из топологических фаз Флоке. Каждая из этих трех концепций привлекла много внимания за последние годы в научном сообществе. Взаимодействие этих элементов в нашей экспериментальной системе, без сомнения, приведет к созданию нового уровня физики.Пэн Сюе, физик из Юго-восточного университета в Нанкине.

Новые результаты основаны на открытиях, сделанных за последние 20 лет в отношении нового класса квантовых систем, называемых неэрмитовыми гамильтонианами. Обычно, гамильтониан квантовой системы, является мерой ее полной энергии и должен иметь собственные значения, которые являются вещественными, а не комплексными числами, где собственные значения связаны с физическими свойствами квантовой системы. В течение многих десятилетий считалось, что гамильтонианы должны быть математически описаны с использованием эрмитовых операторов, поскольку эрмиты всегда имеют вещественные собственные значения.

Сегодня физикам удалось открыть новый класс квантовых систем. В настоящее время исследование PT -симметричных неэрмитовых систем является областью активных исследований, которая обещает множество применений, особенно в области оптики.

Новое исследование способствует этому, демонстрируя однофотонные PT-симметричные квантовые движения. Раньше физики теоретически изучали эти системы, но новое исследование первым продемонстрировало результаты на практике.

PT -симметричное квантовое блуждание является неединичным расширением унитарного квантового блуждания, которое, в свою очередь, представляет собой квантово-механическую версию классического случайного блуждания. Подобно тому, как PT-симметричные неэрмитовые гамильтонианы расширяют горизонт традиционной квантовой механики, PT-симметричное квантовое движение представляет собой новый вид квантового блуждания с уникальными особенностями, которые сильно отличаются от таковых в унитарном квантовом движении.Пэн Сюе, физик из Юго-восточного университета в Нанкине.

Исследователи экспериментально продемонстрировали экзотические свойства, называемые топологическими свойствами Флоке в PT-симметричных квантовых переходах. Ученые заметили, что топологические граничные состояния Флоке возникают между областями с различными объемными топологическими свойствами, предполагая, что эти системы содержат интригующие квантовые явления, ожидающие дальнейшего изучения.

Филипп Дончев