中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李林虎）近日，中山大學(xué)物理與天文學(xué)院量子工程與精密測(cè)量團(tuán)隊(duì)李林虎副教授與新加坡國(guó)立大學(xué)龔江濱教授、Ching Hua Lee助理教授和穆森博士合作，在Nature Communications上發(fā)表了題為“Quantized classical response from spectral winding topology”的研究論文，發(fā)現(xiàn)了一種基于非厄米能譜卷繞數(shù)的新型量子化穩(wěn)態(tài)響應(yīng)現(xiàn)象。
以量子霍爾效應(yīng)為代表的拓?fù)淞孔踊憫?yīng)是凝聚態(tài)物理與量子物理的重要研究焦點(diǎn)之一。基于線(xiàn)性響應(yīng)理論，系統(tǒng)基態(tài)對(duì)擾動(dòng)的響應(yīng)產(chǎn)生離散變化的霍爾電導(dǎo)，并與系統(tǒng)的拓?fù)洳蛔兞烤哂幸灰粚?duì)應(yīng)的關(guān)系。在光子晶體、聲學(xué)及電路晶格等經(jīng)典系統(tǒng)中，拓?fù)湫再|(zhì)也可通過(guò)受拓?fù)浔Ｗo(hù)的邊界本征模式體現(xiàn)。但由于經(jīng)典系統(tǒng)不由量子力學(xué)中的基態(tài)描述，這些系統(tǒng)不能由線(xiàn)性響應(yīng)理論描述，通常被認(rèn)為不存在拓?fù)淞孔踊憫?yīng)。
在最近的工作中，中山大學(xué)物理與天文學(xué)院量子工程與精密測(cè)量團(tuán)隊(duì)李林虎副教授與新加坡國(guó)立大學(xué)的龔江濱教授、Ching Hua Lee助理教授和穆森博士合作，發(fā)現(xiàn)了一種量子化響應(yīng)的新范式，其拓?fù)淞孔踊诜嵌蛎紫到y(tǒng)中復(fù)能譜卷繞拓?fù)洌皇莻鹘y(tǒng)拓?fù)淞孔踊F(xiàn)象中動(dòng)量空間波函數(shù)的拓?fù)湫袨椤＞唧w而言，這類(lèi)系統(tǒng)能夠定向放大輸入信號(hào)，描述其放大倍數(shù)的一個(gè)量隨系統(tǒng)虛磁通參數(shù)改變的變化率，與系統(tǒng)的能譜卷繞數(shù)存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，如附圖所示。這種量子化響應(yīng)來(lái)源于格林函數(shù)的基本數(shù)學(xué)性質(zhì)，并出現(xiàn)在系統(tǒng)對(duì)外界驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中，而不涉及到傳統(tǒng)的線(xiàn)性響應(yīng)理論，體現(xiàn)了一種經(jīng)典系統(tǒng)中亦可存在的拓?fù)淞孔踊F(xiàn)象。
上圖為非厄米系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)中的量子化平臺(tái)。（a）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)強(qiáng)度隨耦合參數(shù)的變化。（b）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)強(qiáng)度變化率出現(xiàn)量子化的平臺(tái)。（c）對(duì)應(yīng)非厄米哈密頓量的復(fù)能譜結(jié)構(gòu)，其關(guān)于所選參考點(diǎn)的卷繞數(shù)等于（b）中平臺(tái)高度。
該工作第一單位為中山大學(xué)，李林虎副教授為第一作者兼共同通訊作者，龔江濱教授、Ching Hua Lee助理教授為共同通訊作者。該研究得到了廣東省量子精密測(cè)量與傳感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的大力支持，并獲得了廣東省科技廳資助。
