山西大學：開啟非厄米量子光學的研究大門

科學導報訊 記者楊洋 10月20日，記者從山西大學激光光譜研究所獲悉，該所胡穎教授帶領團隊與中國科學理論物理研究所石弢教授合作，在探索非厄米量子效應領域取得突破性進展。

孤立量子系統是一種理想化的場景。真實的量子系統會與環境（即“熱庫”）發生耦合，產生耗散。耗散通常會破壞量子性。然而，通過設計熱庫以及系統與熱庫的耦合方式，可以操控系統的演化及其屬性，實現孤立量子系統所沒有的奇異現象。研究團隊展示了如何通過編輯非厄米（耗散）誘導出沒有經典對應的新奇量子效應。團隊還構建了一套理論框架來系統地研究此類問題。

團隊研究了嵌入某種新型熱庫中的原子（或人工原子）的行為。這種熱庫與它自身的環境發生耦合，具有耗散。團隊發現通過調控這種開放熱庫，能夠對原子產生前所未有的影響。比如，當熱庫發生強烈耗散時，團隊發現原子的自發輻射會以一種奇特的方式被壓制，產生分數量子芝諾效應。這是傳統熱庫所無法實現的。團隊進一步發現了由分數量子芝諾效應誘導的光子反聚束。光子本性喜歡聚集，而光子反聚束指的是光子違反其本性、避免聚集的一種現象，是量子世界所獨有的神奇效應。光子反聚束通常需要強非線性才能實現。然而，團隊發現在耗散驅動下，即使在微弱的非線性下，也能誘導出光子反聚束。

研究團隊的理論研究為非厄米量子光學打開了大門，為實現有趣的量子非厄米多體效應以及量子非厄米應用開辟了路徑。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等科研項目的資助。