新聞科研進展
近日，精密測量院束縛體系量子信息處理研究團隊聯合國防科技大學等單位，依托精密測量院自主研發的離子阱芯片，首次在實驗上觀察到非厄米量子系統中兩類奇異點之間的過渡行為，研究團隊命名它們為“Lindblad奇異點”，它們同時包含有二階和三階奇異點的性質。研究顯示這兩類奇異點可重組形成雜化的 Lindblad 奇異點，在可觀測的參數空間移動。這項研究不僅拓展了量子非厄米系統的拓撲性質，而且為量子精密測量提供了新的思路和手段。相關成果發表于《自然-通訊》（Nature Communications）上。
建立在劉維爾矩陣基礎上的量子奇異點被稱為劉維爾奇異點。在該點處，非厄米量子系統的本征值和本征態會同時發生塌縮和簡并，導致奇異點周圍存在各類新奇物理性質。真實的量子開放系統由包含耗散和退相過程的Lindblad主方程描述。然而，已有劉維爾奇異點的相關實驗都僅僅建立在耗散的物理過程上，卻完全忽視了退相過程。研究團隊首次將退相過程引入劉維爾奇異點。為區分這兩類物理過程引起的非厄米現象，研究團隊將其分別命名為基于耗散的Lindblad奇異點和基于退相的Lindblad奇異點。
（a）二階Lindblad奇異點的移動；（b）三階Lindblad奇異點的移動
在本項研究中，研究人員從基于耗散的Lindblad奇異點出發，逐漸減小耗散，增強退相，雜化的Lindblad奇異點會向總耗散趨于無窮大的方向連續移動；當耗散和退相強度相等時，該雜化Lindblad奇異點會完全消失在無窮遠處；隨著退相進一步占據主導地位，雜化Lindblad奇異點變為基于退相的Lindblad奇異點，并移動回最初始的參數位置。這些現象源于純耗散和純退相對應的兩類劉維爾算子之間的非對易性，揭示了開放量子系統中耗散和退相干之間更深層次的相互作用。
此外，研究人員還觀察到由量子跳躍效應所引起的高階奇異點同樣表現出可移動特性。該高階奇異點為一個三階奇異點，由二階奇異點形成的兩條奇異線交叉形成，其物理起源為量子跳躍項從環境引入的額外希爾伯特空間維度。該研究成果為基于高階奇異點的精密測量和量子操控提供了新的技術途徑，并為調控單比特系統的拓撲性質和手性動力學開辟了新的途徑。
該研究以“Experimental Witness of Quantum Jump Induced High-Order Liouvillian Exceptional Points”為題發表于《自然-通訊》（Nature Communications）上。精密測量院博士生伍卓柱和李沛東為該論文的共同第一作者，國防科技大學教授景輝，精密測量院副研究員陳亮、張建奇和研究員馮芒為共同通訊作者。
該研究得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。
論文鏈接： http://doi.org/10.1038/s41467-026-68705-9