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    我校景輝教授團隊首次揭示旋轉光學微腔中的宇稱-時間反對稱性

    發布人:發布日期:2020-10-16瀏覽次數:

    (通訊員 陳濤)10月14日,國際權威期刊《NanoLetters》發表了我校景輝教授團隊在微腔光子學與納米顆粒靈敏探測方面的最新研究成果“Breaking Anti-PT Symmetry by Spinning a Resonator”【Nano Lett., 20, 7594–7599 (2020)】。

    宇稱-時間對稱性揭示了非厄米系統在增益-耗散平衡條件下存在實數本征值,打破了傳統量子力學理論中厄米算符的數學限制,引發了世界范圍的研究熱潮,一系列新奇效應如手性激光和拓撲能量轉換等相繼實現。2015年,宇稱-時間光學被英國《自然-物理》雜志評為“最近10年最重要的十項物理學發現”之一。最近,不需要增益條件的宇稱-時間反對稱性引起人們關注,并相繼在原子系統、熱耗散系統、電路、非線性光學以及磁系統中獲得實驗實現。然而,這些工作或依賴材料結構的復雜設計,或依賴非線性相互作用,在相位匹配和激光功率閾值方面有嚴格要求,制約了其實際應用。

    景輝教授團隊與浙江大學、新加坡國立大學和日本理化學所合作,另辟蹊徑,提出了以機械轉動控制純線性單光學腔來實現宇稱-時間反對稱的新方案。該方案無需任何非線性耦合或苛刻的相位匹配條件,對于激光功率也沒有任何限制,在目前實驗可行的轉速范圍內(kHz量級),即可實現對稱自發破缺,展示出明顯優于厄米系統的單向光傳輸能力。此外,系統對外界環境的擾動,如鄰近納米顆粒的光學散射,也顯現出明顯增強的信號響應,比沒有宇稱-時間反對稱性的常規厄米傳感器靈敏度高2個數量級。該工作為宇稱-時間光力學和宇稱-時間反對稱拓撲等的研究奠定了基礎,并在大氣污染監測(如PM2.5)及隱身探測等方面有潛在應用價值。

    湖南師范大學是該論文的第一署名單位,景輝教授為唯一通訊作者,我校博士研究生張會來為第一作者,博士研究生黃然、碩士研究生張圣典為論文的第二、三作者,浙江大學李鷹研究員、新加坡國立大學仇成偉教授和日本理化學研究所FrancoNori教授參與了該研究工作。該工作獲國家自然科學基金重點項目和面上項目的資助。

    論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03119

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