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RESEARCH ARTICLE
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任何物理系统都不可避免地与外界环境发生相互作用,这使得非厄米现象普遍存在于开放系统之中。最近,人们在对非厄米系统的研究中发现了许多不同于厄米系统中的独特物理性质。其中,非厄米趋肤效应是近几年非厄米物理研究领域中的热点问题,它揭示了非厄米系统的体态在开放边界条件下局域在系统边界的新奇现象。除了非厄米趋肤效应外,无序和平带也可以引起系统的体态局域。研究表明在一维无相互作用的系统中,任意小的无序会诱导安德森局域,而无序与非厄米的交互作用会导致安德森退局域化。对于平带系统,一个典型的平带局域化例子是具有阿哈罗诺夫-玻姆笼效应的一维菱形晶格,它提供了完全局域化的紧凑模式,其所有能带都是平坦的。但是,由于平带的有效质量发散,系统对无序非常敏感。现有研究表明,伯努利反对称关联无序在一维厄米菱形晶格会引起局域化-退局域化相变。
近几年,无序与非厄米交互作用以及平带与非厄米交互作用对局域-退局域化相变的影响研究受到了广泛关注,而这三者的交互作用诱导的局域-退局域化相变以及对非厄米趋肤效应的影响鲜有报道。在本工作中,华南理工大学刘涛团队研究了一维非厄米菱形晶格中点能隙、平带以及关联无序这三者的交互作用引起的局域化-退局域化相变【Front. Phys. 19(3), 33211 (2024)】。他们构建的一维非厄米菱形晶格具有非互易跃迁,其在π磁通量下具有完全的平带结构,从而显示出阿哈罗诺夫-玻姆笼效应。在此非厄米菱形晶格引入两种类型的关联无序,即随机反对称关联无序和伯努利反对称关联无序。研究表明,尽管在随机反对称关联无序的作用下,厄米菱形晶格展现出共存的局域和延拓体态,但在非互易跃迁的作用下其能量本征态展现出反常的退局域化现象,此时所有能量本征态局域在系统的边界,展现出非厄米趋肤效应。
进一步的研究表明,随机反对称关联无序与非互易跃迁诱导的局域-退局域化相变强烈依赖无序强度和非互易跃迁程度。他们计算了此类无序系统在实空间下的能谱缠绕数,以此来表征非厄米趋肤效应。值得一提的是,非互易跃迁与随机对称关联无序并不能诱导局域-退局域化相变。他们进一步研究了非互易跃迁与伯努利反对称关联无序对平带局域的影响。研究发现,系统的所有本征态局域在边界出现非厄米趋肤效应。即使无序作用很强,系统在弱非互易跃迁下仍然能诱导出非厄米趋肤效应。最后,他们提出了具有非厄米菱形晶格的电路系统,以此在实验上研究本工作所发现的关联无序与非互易跃迁诱导的反常局域化-退局域化相变。
刘涛,华南理工大学物理与光电学院教授,博士生导师。2014年博士毕业于新加坡南洋理工大学,其后分别在新加坡南洋理工大学和日本理化学研究所(RIKEN)从事博士后研究,曾获日本学术振兴会外国人特别研究员(JSPS Fellowship)。从事拓扑物态(拓扑绝缘体、拓扑超导体、拓扑半金属)、非厄米系统物理学和强关联多体量子系统研究,近期研究兴趣包括非厄米及开放量子系统、拓扑物态、非平衡量子系统、波导量子电动力学等。已在Physical Review Letters、Nature Communications、Physical Review B、Laser & Photonics Reviews等期刊发表论文40余篇,其中高被引论文2篇。主持国家自然科学基金面上项目。目前担任Physical Review Letters、Physical Review B、Physical Review Applied、Physics Letter A等期刊的审稿人。
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