科学家首次观察到单个量子系统的断裂，这一发现（以及他们是如何做出这一发现的）对物理学具有潜在的意义，超出了量子粒子如何相互作用产生物质并让我们所知世界运转的标准理解，并在《科学》上发表了研究结果。这个数学术语被称为对偶时间对称(PT)，它描述了量子系统的性质——量子粒子的时间演化，以及粒子是偶数还是奇数。无论粒子在时间上是前进还是后退，在平衡系统中奇性或均匀性的状态是相同的。当奇偶性改变时，系统的平衡/系统的对称性就会破坏。为了更好地理解量子相互作用并开发下一代设备，研究人员必须能够控制系统的对称性。如果它们能打破对称性，它们就能在相互作用时操纵量子粒子的自旋状态，从而产生可控、可预测的结果。论文作者之一、中国科学技术大学合肥国家物理科学微尺度实验室和现代物理系博士生、中国科学院微尺度磁共振重点实验室的成员吴洋(音译)说：我们的研究就是量子控制。研究以钻石中的氮空位中心为平台，氮原子有一个额外的电子，被碳原子包围，创造了一个完美的胶囊，进一步研究电子的铂对称性。（博科园图示）这幅图把两个旋转的动态描述为和谐的双人舞，与单旋转的独舞不同，双人舞会呈现出更多独特迷人的特征，如作品中所表现对偶时间对称性的打破。图片：images created by Guoyan Wang & Lei Chen电子是一个单自旋系统，这意味着研究人员可以通过改变电子自旋态的演化来操纵整个系统。通过Wu和Rong所称的膨胀方法，研究人员在氮空位中心的轴上施加磁场，将电子拉入激发状态。然后应用振荡微波脉冲，改变系统的奇偶校验和时间方向，导致它随着时间的推移而破坏和衰减。由于膨胀方法的普遍性和平台的高度可控性，这项工作为实验研究一些与PT对称有关的新物理现象铺平了道路。通信作者杜江峰和邢荣，他们是中国科学技术大学合肥国家物理科学微尺度实验室和现代物理系教授，也同意上述观点。
中国科学院院士杜江峰说：从这种动力学中提取信息扩展并加深了对量子物理的理解，这项研究开启了用非经典量子系统研究奇异物理的大门。控制单自旋系统的演化是量子计算和量子传感的关键。用具有奇异性质的对称哈密顿量理论研究了量子系统的动力学。尽管在经典系统中已经探索了对偶时间对称性，但在单个量子系统中对它的观测仍然是难以捉摸。本研究提出了一种将一般对称哈密顿量膨胀为厄密顿量的方法。在金刚石中发现了单氮空位中心的量子态演化过程，其量子态演化范围从未被打破的PT对称区域到断裂的PT对称区域。其结果为进一步探索和理解量子系统中对称哈密顿量的奇异性质提供了一条途径。
博科园｜研究/来自：中国科学技术大学参考期刊《Science》DOI: 10.1126/science.aaw8205博科园｜科学、科技、科研、科普交流、探讨、学习、科学系产品购物
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