【儀表網 研發(fā)快訊】非厄米系統(tǒng)的研究作為物理學領域的新興熱點，近年來在光子學、超冷原子、聲學及電路等多個實驗平臺取得了顯著進展。非厄米性的引入催生了一系列新奇的現象，特別是非厄米趨膚效應(NHSE)的發(fā)現，顛覆了傳統(tǒng)布洛赫理論，揭示了所有本征態(tài)在開邊界條件下在邊界上的反常聚集行為。這一局域化現象及與之相關的能譜的高度邊界敏感性，為非平衡動力學及輸運特性提供了新的可控要素，推動了光學漏斗、高精度傳感及光力誘導透明等應用的發(fā)展。
 

　　然而，趨膚效應中的本征態(tài)集體局域化行為，一般要求針對系統(tǒng)全局引入非厄米項，且波包的局域化發(fā)生在邊界，局域長度很難調節(jié)。因此，如何以高度可控且精準的方式，定制化設計波的局域化行為，包括局域化長度、空間位置及本征態(tài)分布比例等，成為一個亟待解決的挑戰(zhàn)性問題。
 

　　近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心凝聚態(tài)理論與材料計算重點實驗室T01組胡海平特聘研究員、陳澍研究員團隊，與量子計算研究中心G01組鄭東寧研究員團隊合作，提出了一種新的局域化效應，即標度定制的局域化(STL)，并在電路平臺進行了該效應的實驗觀測。與點能隙引起的趨膚效應及由波干涉導致的安德孫局域化不同，在STL中，局域化模的數量及局域化長度完全取決于耦合范圍的現象【圖1所示】，起源于體系中存在非互易長程耦合形成的閉合路徑。該科研團隊從一個可解析求解的模型出發(fā)，定出了STL的出現條件及特性，并展示了STL在各種非厄米晶格系統(tǒng)中的普遍性。進一步，他們利用電壓跟蹤器和電路開關等器件，設計了RLC電路系統(tǒng)【圖2所示】，直接觀測了STL模式特有的空間分布。該項研究引入了一種簡單而靈活的機制來操縱波包局域化，加深了對非厄米體系中特有的局域化現象的理解，并為設計具有特定輸運特性的新型功能器件提供了啟示。
 

　　相關研究成果近期以“Scale-tailored localization and its observation in non-Hermitian electrical circuits”為題發(fā)表于《自然-通訊》【Nat. Commun. 15, 9120 (2024)】。物理所T01組博士后郭翠仙(現入職中國石油大學(北京))與G01組博士生蘇鷺紅(現香港科技大學博士后)為共同第一作者；T01組胡海平特聘研究員、陳澍研究員及G01組鄭東寧研究員為共同通訊作者。此外，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所正高級工程師王永良，以及物理所G01組博士生李力、王晉哲、阮馨慧(與清華大學聯(lián)合培養(yǎng))、杜燕京(與中國地質大學(北京)聯(lián)合培養(yǎng))也共同參與了該工作。該工作受到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委  、國家量子科技2030項目、中國科學院、中國博士后科學基金會和中國石油大學(北京)的資助。
 

圖：幾種典型局域化現象的示意圖、電路系統(tǒng)及標度定制局域化(STL)的觀測。