【儀表網 研發快訊】非厄米系統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)的發現，顛覆了傳統布洛赫理論，揭示了所有本征態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展。
然而，趨膚效應中的本征態集體局域化行為，一般要求針對系統全局引入非厄米項，且波包的局域化發生在邊界，局域長度很難調節。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、空間位置及本征態分布比例等，成為一個亟待解決的挑戰性問題。
近期，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心凝聚態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，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【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(與清華大學聯合培養)、杜燕京(與中國地質大學(北京)聯合培養)也共同參與了該工作。該工作受到科技部國家重點研發計劃、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、電路系統及標度定制局域化(STL)的觀測。
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