本网讯（物理学院王坤坤）近期，王坤坤教授与合作者在非厄米物理的实验研究中取得重要进展。相关研究成果以“Observation of Braid-Protected Unpaired Exceptional Points”（DOI:10.1103/q3y4-3s34）为题发表于《Physical Review Letters》。
在非厄米开放系统中，非厄米哈密顿量的能级简并往往伴随着对应本征态的简并，形成非厄米奇异点。奇异点在增强传感、实现手性态传输、构建单模激光以及实现单向隐形等方面，具有极大的应用潜力。相关理论研究表明，非厄米奇异点存在对应的拓扑荷的描述，受Nielsen-Ninomiya费米子倍增定理的约束，通常在布里渊区内成对出现。而随着对非厄米能带理论研究的进一步发展，高阶奇异点（三能级及以上能级简并点）被发现可携带非阿贝尔拓扑编织荷。这一特性使其有望突破传统费米子倍增定理约束，为实现孤立的高阶奇异点提供了理论可能，也为拓扑操控与信息处理带来了新的自由度。然而，其实验观测面临严峻挑战：不仅需要在高度可控且可调谐的多能带非厄米系统中精确制备与操控奇异点，还必须具备对系统复能谱演化的直接观测能力。
针对上述挑战，本工作设计并构建了基于新型单光子级联干涉仪的实验平台，成功实现了参数可调的三能带非厄米系统的量子模拟。通过制备完全混合初始态、执行选择性虚时间演化及干涉测量，完整重构了非厄米哈密顿量的复能谱及对应本征态。实验中通过调控波片角度，实现了对动量参数与系统参数的连续调节，从而系统性地观测了特定路径下的能谱演化。基于该平台，首次观测到了孤立三阶奇异点的存在。进一步选择特定环绕路径，直接观测到复本征能量之间形成的复杂编织结构，并阐明其非阿贝尔特性。实验还观测到两个二阶奇异点的非阿贝尔融合行为，充分展现出奇异点丰富的拓扑性质与非阿贝尔特征。实验所发展的新型单光子干涉测量技术，为在量子体系中进一步探索非厄米系统所特有的新奇非阿贝尔拓扑性质开辟了新的道路。
图 孤立三阶奇异点及其非阿贝尔拓扑编织和绕数
该工作王坤坤教授为第一作者，瑞典斯德哥尔摩大学J. Lukas K. König为论文共同第一作者，薛鹏教授与瑞典斯德哥尔摩大学Emil J. Bergholtz教授为论文共同通讯作者。重要合作者还包括中国科学技术大学易为教授和柏林自由大学杨康博士（现任职于西湖大学）和东南大学肖磊研究员。安徽大学为第一单位。