近日，数理科学与能源工程学院教师周政博士在中科院一区TOP期刊《Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation》(IF=3.967)上发表题为“Stability and collisions of quantum droplets in PT-symmetric dual-core couplers”的研究论文[Commun Sci Numer Simulat 91, 105424 (2020)]。

量子液滴是一种新型的基于超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚的一种宏观量子自局域态。自2016年首次被实验实现以来，立即成为了物理学界的一个热点研究课题。量子液滴不仅可用于多体局域和量子多体问题的研究，而且在量子信息处理、原子干涉仪、精密测量等方面也有重要的应用价值。它的一个很重要的成就就是解决了冷原子玻色气体无法在高维度的无束缚环境下形成稳定自局域的问题。另一方面，在传统的量子力学中，描述一个量子力学系统的哈密顿量在数学上必须具有厄密性，从而保证实的可观测量和体系几率守恒。这意味着该系统是一个独立的系统，不与外界发生能量交换。非厄密的哈密顿量仅仅作为一种理论近似工具用于等效地描述一个物理体系与外界环境发生相互作用的情形。然而，Bender和Boettcher在1998年指出，厄密性并非本征值为实数的必要条件，对于满足宇称-时间对称性(PT对称性)的非厄密哈密顿量，在发生对称性破缺之前其本征值全部为实数，发生对称破缺之后其本征值将出现虚数。对称性从非破缺到破缺的过程即为相变，类似于从水变成冰的过程，水的状态从液态变成了固态。所谓PT对称性则是指该哈密顿量在经过一次时间反演(T)和空间反射(P)操作之后依然保持形式不变。可以这么理解，假设存在一个世界和一面巨大的镜子，在镜子当中反射出的世界里如果让时间倒流，我们看到的情形和镜外的世界完全一样，那么这个世界就是PT对称的。该理论很可能拓宽目前量子力学框架，因此激发了人们对非厄密量子力学与量子场论、非厄密安德孙模型、开放量子系统等诸多前沿问题的研究。该论文首次将量子液滴和PT对称性两个研究热点有机结合，研究了量子液滴在PT对称系统中的稳定性及其碰撞动力学。

这项研究是周政博士继2019年在此期刊发表题为“Dynamics of quantum droplets in a one-dimensional optical lattice”[Commun Sci Numer Simulat 78, 104881 (2019)]后，取得的又一重大突破。该工作得到国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金项目、衡阳师范学院开放基金项目、569vip威尼斯游戏“三个一批-青年骨干人才”基金项目以及569vip威尼斯游戏科技创新研究基金项目的大力支持。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1007570420302550

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1007570419302035