東南大學薛鵬教授團隊：在拓撲量子行走的實驗研究中取得重要進展

【成果簡介】

東南大學物理學院薛鵬教授團隊首次在開放系統的量子行走中直接測量到了拓撲不變量，進一步為基于量子行走平臺實現量子模擬和計算提供了新的依據。日前，最新一期的Physical Review Letters發表了這項工作的最新研究成果，題為“Detecting Topological Invariants in Nonunitary Discrete-Time Quantum Walks”。這是該團隊繼今年7月在Nature Physics以研究長文（article）的形式發表了關于宇稱時間對稱的量子行走的拓撲性質的研究成果之后，在拓撲量子行走的實驗研究方面取得的又一重要進展。

【圖文導讀】

圖1 在五步不均勻QWs中拓撲邊緣狀態的實驗觀察

圖2 測量七步QWs的平均位移(上層)和停留時間(底層)作為參數θ1(θ2= π/4是固定的)的函數。

【研究內容】

這篇論文集合了開放系統（非幺正演化的系統）、量子行走、和拓撲不變量這三個量子物理中的熱點問題，利用量子光源和線性光學體系實現了開放系統中量子行走，研究了其中的拓撲性質。通過測量量子行走中光子的平均位移，實驗上首次直接測量出了拓撲不變量，觀測到拓撲邊界保護態。并且證明了對于對稱性保持的擾動和無序失調（disorder），不論拓撲保護邊界態還是這種對于拓撲不變量的測量方法均具有很強的魯棒性。這是實驗上首次實現對于開放系統的量子行走中的拓撲性質和拓撲不變量的直接觀測。這一工作有助于進一步理解開放系統的拓撲性質，為探索拓撲量子計算奠定了基礎。這是薛鵬教授團隊繼利用量子行走平臺實現量子通信、量子測量，量子模擬及量子計算的實驗研究方面取得的又一重大進展。

該論文的理論合作者為中國科學技術大學的易為教授，及加拿大卡爾加里大學的Barry C. Sanders教授。論文第一作者為薛鵬教授指導的博士生。上述研究得到了國家自然科學基金和江蘇省杰出青年基金的支持。

原文鏈接：http://www.seu.edu.cn/2017/0930/c17409a199982/page.htm

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

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

材料測試，數據分析，上測試谷。