Les points exceptionnels (EP) sont des types uniques de dégénérescences au niveau de l'énergie qui se produisent dans les systèmes non-hermitiens. Depuis que leur existence a été proposée pour la première fois il y a plus d'un siècle, les physiciens n'ont pu observer expérimentalement que deux types d'EPS, qui se sont tous deux révélés donner naissance à des phases exotiques de matière dans divers matériaux, notamment Dirac et Weyl SemimaTals.
S'appuyant sur des études théoriques récentes, des chercheurs de l'Université des sciences et de la technologie de Chine ont récemment décidé d'observer expérimentalement une nouvelle classe d'EPS, appelée Dirac EPS. Leur article, publié dans Lettres d'examen physiquepourrait ouvrir de nouvelles possibilités passionnantes pour l'étude de la dynamique non hermitienne et pour le développement de protocoles pour contrôler de manière fiable les systèmes quantiques.
« Notre inspiration provenait d'une étude théorique antérieure qui a proposé un type de point exceptionnel (EP) appelé Dirac EPS », a déclaré Xing Rong, auteur principal du journal, à Issues.fr. « Nous avons réalisé que ce nouveau type d'EP est distinct de tous les EP observés expérimentalement au cours du dernier demi-siècle. Notre travail visait à transformer cette prédiction théorique en réalité expérimentale. »
Les EPS Dirac sont des dégénérescences théorisées pour mélanger deux concepts physiques différents, à savoir les points Dirac observés dans les systèmes hermitiens et l'EPS, qui concernent les systèmes non hermitiens. L'objectif principal des travaux récents de Rong et de ses collègues était de construire et d'observer avec succès ces dégénérescences au niveau de l'énergie en tirant parti des défauts de vide d'azote dans le diamant, qui sont des systèmes quantiques à l'échelle atomique dans un matériau à l'état solide.
« Nous avons conçu un Hamiltonien non hémantonien Hamiltonien Dirac EPS en introduisant un terme d'opérateur carré (S-Squared Squared (Sz2) Dans un système non-hermitien à trois niveaux, « a expliqué Rong ». Tiant en tirant notre méthode de dilatation précédemment développée, nous avons mis en œuvre ce hamiltonien expérimentalement en utilisant des défauts d'appartenance à l'azote dans le diamant. L'existence de Dirac EP est confirmée en observant des valeurs propres réelles près de l'EP Dirac et de la dégénérescence de l'état propre à l'EP lui-même. «
L'observation réussie de ce groupe de recherche sur les EPS Dirac, qui sont apportées par la symétrie de type hermitienne dans des systèmes non hermitiens, pourraient bientôt inspirer de nouveaux travaux expérimentaux dans le domaine. Ces efforts pourraient nous aider à mieux comprendre ces nouvelles dégénérescences de niveau énergétique, informant potentiellement le développement de nouvelles approches fiables pour contrôler les états quantiques.
« Le Dirac EP présente un spectre de valeurs propres à valeur réelle unique dans son voisinage, ce qui remet en question la compréhension conventionnelle que l'EPS typique s'accompagne intrinsèquement de valeurs propres complexes », a déclaré Rong. « Cette caractéristique permet une évolution adiabatique dans les systèmes non-hermitiens tout en surmontant les effets dissipatifs, détenant des promesses significatives pour les applications dans la physique topologique liée à l'EP et les protocoles de contrôle quantique. »
Rong et ses collègues espèrent que leur étude suscitera de nouvelles progrès dans le domaine de la physique non hémateuse et quantique. À l'avenir, leur observation expérimentale des EPS Dirac pourrait fournir aux physiciens et ingénieurs quantiques une avenue prometteuse pour obtenir un plus grand contrôle sur diverses technologies quantiques de pointe, y compris des capteurs et des ordinateurs quantiques.
« Grâce à DIRAC EPS, les transitions non adiabatiques associées aux EPS typiques peuvent être évitées, ce qui rendra l'étude expérimentale des phases géométriques complexes possibles », a ajouté Rong. « Ainsi, l'observation réussie de Dirac EP dans nos travaux ouvre la voie à l'étude expérimentale de la phase géométrique dans les systèmes non-hermitiens. »
