本报讯  近日，中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、荣星等人通过对金刚石量子比特的高精度量子操控，首次在量子体系中实现动力学环绕非厄米奇异点，并成功观测到基于奇异点的本征态转换。该研究成果发表在近期的《物理评论快报》上。

图为奇异点的能谱结构以及动力学环绕奇异点导致的本征态转换。

近年来，对非厄米量子物理的研究成了热点，因其不同于传统厄米量子物理，展现出新奇的物理现象，在量子计算、量子精密测量以及拓扑物理等领域有着重要的影响。

非厄米系统中存在一种特殊的简并点——奇异点。奇异点附近的能谱和厄米系统存在很大差异，呈现出两个撕裂的黎曼曲面相交环绕着奇异点的特殊拓扑结构（如图所示），并由此诱导了一些新奇物理现象。当调控哈密顿量参数，使其动力学地环绕奇异点时,会呈现出拓扑保护的本征态转换。

研究组基于在量子系统中实现非厄米哈密顿量的普适方法，以金刚石氮-空位色心的核自旋为辅助比特，电子自旋为系统比特，通过量子调控的手段，实现了含时非厄米哈密顿量下的演化，并成功地观测到两种本征态转换。研究组进一步的探索还发现，这类模式转换对于环绕路径上的随机噪声有很强的鲁棒性，这将在量子计算及量子信息处理领域有重要的应用潜力。

这项工作基于奇异点实现拓扑保护的本征态转换，为量子控制提供了全新的思路。而在量子系统实现含时非厄米哈密顿量，也为进一步研究非厄米系统的新奇物理，如环绕高阶的奇异点、探索非厄米拓扑不变量等奠定了基础。

博士研究生刘文权和博士后研究员伍旸为并列第一作者，杜江峰院士和荣星特任教授为共同通讯作者。                    （宗和）