东南大学薛鹏教授团队：在拓扑量子行走的实验研究中取得重要进展

【成果简介】

东南大学物理学院薛鹏教授团队首次在开放系统的量子行走中直接测量到了拓扑不变量，进一步为基于量子行走平台实现量子模拟和计算提供了新的依据。日前，最新一期的Physical Review Letters发表了这项工作的最新研究成果，题为“Detecting Topological Invariants in Nonunitary Discrete-Time Quantum Walks”。这是该团队继今年7月在Nature Physics以研究长文（article）的形式发表了关于宇称时间对称的量子行走的拓扑性质的研究成果之后，在拓扑量子行走的实验研究方面取得的又一重要进展。

【图文导读】

图1 在五步不均匀QWs中拓扑边缘状态的实验观察

图2 测量七步QWs的平均位移(上层)和停留时间(底层)作为参数θ1(θ2= π/4是固定的)的函数。

【研究内容】

这篇论文集合了开放系统（非幺正演化的系统）、量子行走、和拓扑不变量这三个量子物理中的热点问题，利用量子光源和线性光学体系实现了开放系统中量子行走，研究了其中的拓扑性质。通过测量量子行走中光子的平均位移，实验上首次直接测量出了拓扑不变量，观测到拓扑边界保护态。并且证明了对于对称性保持的扰动和无序失调（disorder），不论拓扑保护边界态还是这种对于拓扑不变量的测量方法均具有很强的鲁棒性。这是实验上首次实现对于开放系统的量子行走中的拓扑性质和拓扑不变量的直接观测。这一工作有助于进一步理解开放系统的拓扑性质，为探索拓扑量子计算奠定了基础。这是薛鹏教授团队继利用量子行走平台实现量子通信、量子测量，量子模拟及量子计算的实验研究方面取得的又一重大进展。

该论文的理论合作者为中国科学技术大学的易为教授，及加拿大卡尔加里大学的Barry C. Sanders教授。论文第一作者为薛鹏教授指导的博士生。上述研究得到了国家自然科学基金和江苏省杰出青年基金的支持。

原文链接：http://www.seu.edu.cn/2017/0930/c17409a199982/page.htm

文献链接：Detecting Topological Invariants in Nonunitary Discrete-Time Quantum Walks (Phys. Rev. Lett., 2017, DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.130501)

本文由材料人编辑部石小梅编辑，点我加入材料人编辑部。

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