PT 对称系统中诺特定理的推广及其光学实验演示
量子物理
2023-02-09 v3
摘要
诺特定理是物理学中的基本定律之一，将物理系统的对称性与运动常数及守恒律相联系。另一方面，存在多种非厄米宇称-时间（PT）对称系统，它们展现出新颖的量子特性并引起日益增加的关注。本工作中，我们将诺特定理推广到一类重要的 PT 对称系统，其 PT 对称哈密顿量 H 的本征值从纯实数变为纯虚数，并基于双正交量子力学引入算符的广义期望值。我们发现，当时无关算符在 PT 对称未破缺 regime 中呈现标准对称性，或在 PT 对称破缺 regime 中呈现手征对称性时，该算符的广义期望值为运动常数。此外，我们利用光学装置在 PT 对称单量子比特与双量子比特系统中实验研究了推广的诺特定理。我们的实验证明了运动常数的存在，并揭示该运动常数如何用于判断系统的 PT 对称性是否破缺。进一步，在 PT 对称双量子比特系统中首次观测到掩蔽量子信息的新现象。该研究不仅有助于全面理解 PT 对称物理中对称性与守恒律的关系，也在量子信息理论与量子通信协议方面具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.2301.07314,
title = {Extension of Noether's theorem in PT-symmetric systems and its experimental demonstration in an optical setup},
author = {Q. C. Wu and J. L. Zhao and Y. L. Fang and Y. Zhang and D. X. Chen and C. P. Yang and F. Nori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07314},
year = {2023}
}
备注
12 pages, 4 figures