Les chercheurs ont systématiquement étudié les relations entre les symétries et les points exceptionnels (EP) non hermitiens d'ordre élevé et observé la ligne exceptionnelle (EL) de troisième ordre dans un système de spin à lacunes d'azote (NV). Les travaux sont publiés dans la revue Nature Nanotechnology .

Les EP sont des singularités dans les systèmes non hermitiens, où il existe deux ou plusieurs valeurs propres et où les états propres fusionnent. De nombreux phénomènes topologiques exotiques et de nouvelles caractéristiques dynamiques se produisent grâce aux caractéristiques uniques des PE. Les EP ont joué un rôle essentiel dans la compréhension de domaines de pointe tels que l'informatique quantique et les transitions de phase topologiques.

Les EP d'ordre élevé présentent des caractéristiques topologiques plus riches et de meilleures performances de détection que les EP de second ordre. Cependant, réaliser des EP d'ordre élevé est plutôt difficile car cela repose sur le réglage simultané de plusieurs paramètres du système, et plus l'ordre des EP est élevé, plus de paramètres du système doivent être réglés simultanément, ce qui rend le processus de réalisation difficile.

Les équipes de recherche, dirigées par l'académicien Du Jiangfeng et le professeur Rong Xing du laboratoire clé CAS de résonance magnétique à micro-échelle de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC), ont utilisé un seul centre NV, un défaut à l'échelle atomique du diamant, et le système de spin nucléaire pour réaliser les systèmes non hermitiens qui englobent à la fois la symétrie PT et la pseudochiralité. De plus, l'observation expérimentale d'EL de troisième ordre dans un espace de paramètres bidimensionnel a été rapportée.

En étudiant de manière systémique le rôle de la symétrie dans les géométries EP d'ordre élevé, les chercheurs ont révélé que les EP de troisième ordre peuvent exister sous forme de points isolés alors qu'il n'y avait qu'une symétrie PT dans l'hamiltonien non hermitien.

Les chercheurs ont ensuite exploré la relation entre les EP de troisième ordre et les symétries des hamiltoniens non hermitiens. Il s'est avéré qu'il n'y avait pas d'EP de troisième ordre lorsque l'hamiltonien non hermitien n'avait pas de symétrie, ce qui souligne l'importance des symétries dans l'étude de la structure des EP d'ordre élevé.

Il convient de mentionner que l’observation réussie de géométries EP d’ordre élevé a bénéficié des études antérieures sur les diamants. Le professeur Wang Ya, en particulier, se consacre depuis de nombreuses années à la synthèse et à la production de diamants de haute qualité, ce qui a posé une base solide pour ce travail.

Ce travail est d'une importance fondamentale pour les études non hermitiennes. Il peut également être appliqué pour explorer la physique topologique d'ordre élevé liée à l'EP à l'échelle atomique et faire la lumière sur le contrôle quantique et la métrologie quantique améliorée.

Plus d'informations : Yang Wu et al, Lignée exceptionnelle de troisième ordre dans un système de rotation à lacunes d'azote, Nature Nanotechnology (2024). DOI :10.1038/s41565-023-01583-0

Informations sur le journal : Nanotechnologie naturelle

Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine