题目: 非厄米光学系统及磁光探测简介

报告人：程煜

时间：2025年6月17日周二11:00

报告内容简介：

在量子力学中，厄米哈密顿量通常描述了封闭量子系统的幺正演化。然而许多情况下，人们关注的不是整个系统，而是其特定的子空间，此时能量可以在该子系统与其环境之间交换，其随时间演化也需要用非厄米的哈密顿量来描述，其表现出复数的本征能谱以及非正交的本征矢量。随着理论的不断深入，研究者发现当非保守哈密顿量与宇称-时间（PT）算符共轭时，其本征值仍能表现出实数谱，并且当系统的参数变化至PT对称性破缺时，将导致本征模式能谱结构出现黎曼面分支点，也就是所谓的“奇异点”。这一特征为非厄米系统带来了丰富的物理现象，包括非互易输运行为、非厄米趋肤效应等。
光学系统可以通过人为控制折射率来引入时间/空间分布的增益或损耗，这为PT对称性的操控提供了优秀的平台。本报告将简要介绍非厄米光学系统的基础理论与经典实验结果，重点探讨PT对称性破缺、奇异点（Exceptional Points, EPs）等核心概念及其物理效应。研究表明，非厄米耦合可诱导非互易传输、单向隐身等新奇现象，显著增强光子器件的功能自由度。通过设计光子晶格可以实现对增益/损耗分布、非厄米能带及EP拓扑结构的主动操控。此外，在EP附近，光学系统会对微扰表现出平方根依赖关系（Δω∝√ε），这一高灵敏度响应可以用于开发新一代磁光传感器。