We experimentally simulate a parity-time (PT)-symmetric quantum dynamics in a non- Hermitian system using a single-photon interferometer. We measure quantum final state using quantum state tomography. We observe the quantum state evolutions ranging from regions of unbroken to broken PT-symmetry using the single-photon interferometer. We experimentally prove that the eigenvalue of energy changes from real to imaginary corresponding to the non-Hermitian system from the PT-symmetry unbroken region to the PT-symmetry broken region. To the best of our knowledge, this is the first work to intuitively show the exceptional points of PT-symmetry non-unitary quantum dynamics in a single-photon interferometer from the energy perspective.

针对存在增益损耗的三能级非厄米量子系统,提出了一种新型的非厄米受激拉曼绝热捷径(NH-STIRSAP)技术。该技术基于传统的受激拉曼绝热通道(STIRAP),通过灵活调控系统的非厄米项,使系统演化中的非绝热耦合得到有效抵消,从而加速绝热演化过程。详细的数值计算和理论分析结果证实,基于所提技术,系统的绝热演化速度快,且制备的量子态具有高保真度。并展示了所提技术在量子分束方面的应用。与传统绝热捷径技术相比,NH-STIRSAP新技术具有更广泛的应用。

奇异点是非厄米系统参数空间中至少两个本征值和相应本征态同时简并的点,奇异点附近的异常光学现象,尤其是本征频率分裂对极小微扰的敏感特性,在超灵敏光学传感中有重要应用。本文主要结合近几年国内外关于奇异点的研究,介绍了奇异点及其在光学传感方面的相关理论,分析了奇异点传感和狄拉克点传感的不同;并着重总结奇异点传感在纳米颗粒检测、温度传感、折射率传感、光学陀螺仪和石墨烯生物化学传感等方面的最新研究进展。

不同于传统的厄米系统, 非厄米系统存在奇异点。当某一参数演化到奇异点时, 非厄米系统发生相变,即两个本征态合并成一个。利用耦合的超材料人造原子, 研究了二态和四态的非厄米系统。通过记录电磁波开放系统相干吸收峰频率随损耗的变化, 研究了非厄米系统本征值的各种演化轨迹。理论和电磁场仿真结果表明, 四态非厄米系统的本征态通过不同的方式合并, 可以形成五种奇异点;其中, 由两个以上本征态合并产生的奇异点, 称为高阶奇异点。