研究人员成功地模拟了二维量子系统中的非厄米趋肤效应，这在该领域尚属首次。
这项使用超冷费米子的开创性工作，揭示了对量子系统与其环境相互作用的更深入理解的潜力，为未来在量子物理和信息方面的发现铺平了道路。
突破性的量子模拟成果
由香港科技大学领导的一个科学家团队，在利用超冷费米子模拟二维非厄米趋肤效应方面取得了重大突破。这一成就代表了量子物理学领域向前迈出的重要一步。
量子力学传统上关注的是与环境隔离的系统。它解释了广泛的现象，从电子在固体中的行为到信息在量子设备中的处理方式。这些系统通常用厄米模型（哈密顿模型）来描述，这确保了像能量这样的可观察属性具有真实值并保持守恒。
理解非厄米动力学
然而，当一个量子系统与其周围环境相互作用 —— 交换粒子或能量 —— 厄米模型就失效了。相反，这样的开放系统可以用非厄米哈密顿量来更好地描述。这种方法开启了对量子信息、弯曲空间、不寻常拓扑相，甚至黑洞物理学的新见解。然而，关于非厄米量子行为的许多谜团，特别是在更高的维度，仍然没有得到解决。
在与北京大学（PKU）的合作中，两所大学的物理学家模拟了一种这样有趣的现象 ——非厄米趋肤效应（NHSE） —— 它涉及开放系统边界上特征态的积累。这个成功的演示标志着一个关键的进步，因为以前的非厄米趋肤效应的实验实现仅限于低维或经典系统，而不是量子系统。
创新二维模型演示
这一发现发表在2025年1月8日的《自然》杂志上。领导这项研究的科大物理学教授Gyu Boong Jo教授说，这项研究为超冷费米子在具有可调谐耗散的自旋轨道耦合光学晶格中创造了一个二维非厄米拓扑带，揭示了非厄米趋肤效应。
“我们的工作揭示了一个有趣的系统，使我们能够探索非厄米性如何与对称性和拓扑结构一起发挥作用，”Gyu Boong Jo教授说。“我们的实验自然地设置了一个量子多体系统，而不是经典系统，为使用具有耗散的超冷费米子研究非厄米量子动力学开辟了道路。”
探索高维非厄米现象
北京大学刘雄军教授和该团队的另一位负责人补充说：“高维非厄米趋肤效应与基本厄米场景的相互作用，如弯曲空间、黑洞、量子信息和高阶拓扑相，需要在一维系统之外的多体系统中进行探索。我们系统中的高度控制将其定位为探索高维非厄米现象的多功能平台，为超越凝聚态物质和超冷原子领域的奇异量子物理学提供见解。”
该团队强调，对NHSE的全面理解仍然难以捉摸，关键问题仍未得到解答：“是否存在对NHSE的一般拓扑解释？以及“拓扑结构在多大程度上决定了它的存在与否？”Gyu Boong Jo教授补充说：“这项报告的工作为探索这些问题奠定了基础。”
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信任自然可求真
真理从来都是简单的，不证自明的(不变现象)，无法证明的(全称命题/可证伪)。古希腊哲学对真理(科学知识)的理解——真理是不变的现象。地球上流水现象千变万化，水往低处流现象不变，如同太阳东升西落现象不变，都是有用的知识/确定性/知道。物质不灭，能量守恒，电荷守恒，1+1=2，绝对时空，相对速度，……都是不变的普遍现象，是科学知识。几何学与微积分方法符合绝对时空。号称引力是空间弯曲(广义)？？对弯曲不均匀空间搞微积分搞(侠义)相对时空当然是笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须，❌鼓吹不确定是鬼迷心窍，科学不是假说证明解释稀奇是观测归纳。所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象，本质)，电子质子结合成中子，正负光子结合成中微子。……不显电性的中子，中微子，穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大，中微子极其微小，必然是穿透物质材料的冠军——惯性运动天才。电子质子光子都带电，穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布，带电光子电子受引力斥力作用，分裂成双缝干涉条纹，边缘衍射条纹，奇怪吗？？？