首次观察宇称时间
记者3日从中国科学技术大学获悉，该校杜江峰院士的研究团队通过调控量子跳出双人舞，在国际上首次观察到量子世界的宇称时间对称。
国际权威期刊《科学》(Science)近日刊登了这一最新成果。
四方上下曰宇，往古来今曰宙。宇宙中有无数普通或者奇妙的对称性，在经典物理世界中已经实现了宇称时间对称状态的调控，但在量子世界，则是一个巨大的难题。
量子力学理论决定了实现量子体系中的宇称时间对称状态路径非常狭窄困难。比如，在量子力学世界里，“小莉”要变成一个和当前自己时间空间都对称的自己，需要走过一条荆棘遍地、狭窄泥泞的道路，几乎是不可能完成的任务。
杜江峰院士研究团队近年来一直专注于单自旋体系的量子控制研究，调控金刚石中的一个氮-空位缺陷中的电子自旋作为系统比特，巧妙加入核自旋辅助比特“小明”，引导着“小莉”完成美妙的双人舞蹈，实现了量子世界中的宇称时间对称的构建，从而完成了这个领域“零的突破”。
杜江峰院士认为，这项工作为进一步研究非传统量子体系所描述的新奇物理奠定了坚实的基础。
据介绍，该研究有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。
网友评论：
被猫观察的薛定谔：这次真的是所有汉字都认识加一块就不知道在说啥了
出租阿肖：建议我国自己办刊，不信我们的东西没有世界影响力
北京平安四众网：//@中科院之声:这个观测方法及其过程突破了传统量子体系中对量子系统的调控方法，加深了量子系统相互作用的理解，有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。
少女病宅神泉此方：//@中科院之声: 这个观测方法及其过程突破了传统量子体系中对量子系统的调控方法，加深了量子系统相互作用的理解，有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。
一、中国科学家调控量子跳双人舞 观察到量子世界的宇称时间对称
6月4日从中国科学技术大学获悉，中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室研究团队建立了在量子系统中实现基于非厄米哈密顿量的量子调控普适理论，并通过对金刚石量子比特的高精度量子操控，首次在单自旋体系中观测到宇称时间对称性破缺。该研究成果以“Observation of parity-time symmetry breaking in a single spin system”为题，于5月31日在线发表在国际权威期刊《Science》上[Science 364， 878 （2019）]。
实现对量子系统的调控是人类认识并利用微观世界规律的必然诉求，也是诸多前沿科学领域的核心要素。自旋作为一种重要的量子调控研究体系，在世界各国的量子计划中均被列为重点研究对象。开展单自旋量子调控研究有助于人们在更深层次上认识量子物理的基础科学问题，将有力推动基于量子力学原理的量子信息科学、量子精密测量、量子导航等诸多前沿学科研究。杜江峰研究组长期在固态自旋量子调控及应用方面进行研究，系统性提出了固态自旋量子调控实验方法新理念，并立足国内自主研制了一系列国际领先的自旋调控实验装备，在自制装备上系统性地发展了单自旋量子调控技术，把微观磁共振手段推广应用于物理、生物、化学等前沿科研中。本文是他们继实现世界最高精度的单自旋量子操控之后，将目标聚焦于如何在单自旋体系中实现非厄米哈密顿量的操控，以期实现新奇的物理学现象观测。
众所周知，量子体系的状态演化由哈密顿量确定并服从薛定谔方程。在传统量子力学框架中，实的能量本征值由哈密顿量满足厄米性所保障。然而，Bender于1998年提出一类满足宇称时间对称性的非厄米哈密顿量也可保证物理能量本征值为实数，可以描述包括开放系统在内更普遍的对象，从而拓展了量子力学的范畴。尤其值得指出的是，非厄米哈密顿量所描述的物理体系能够展示出一些新奇的物理性质，因此激发了物理学界强烈的研究兴趣。尽管宇称时间对称哈密顿量的概念源于对量子力学框架的拓展，但是通常的量子体系由厄米哈密顿量所描述，从而要在通常的量子体系中实现宇称时间对称哈密顿量的演化具有巨大挑战。先前的理论指出引入耗散过程可实现宇称时间对称哈密顿量，然而耗散会不可避免地破坏量子相干性，非常不利于在量子系统中开展相关研究，因此之前绝大部分相关研究为基于经典物理体系开展模拟实验。
杜江峰研究组提出了一种新理论方案，通过引入一个辅助比特在量子系统中研究由非厄米哈密顿量所支配的演化规律。该方法对非厄米哈密顿量本身没有任何限制，包括任何维度及含时演化，均只需要消耗一个辅助比特的代价来实现。基于此方案，研究组将金刚石中的一个氮-空位缺陷中的电子自旋用作系统比特，一个核自旋作为辅助比特，实现了宇称时间对称哈密顿量，并观测到宇称时间对称性破缺现象。实验结果首次展示了单自旋量子态在宇称时间对称哈密顿量支配下的演化。通过调节哈密顿量的参数，可以清晰地观测到从对称性未破缺到对称性破缺的相变过程（如图所示）。实验结果验证了新方案的可行性，为进一步研究非厄米哈密顿量相关的新奇物理性质提供了坚实的基础。
该工作使得人们能够用一种更普遍的方式来实现量子调控，从而开启了实验研究非厄米量子力学的新篇章。该成果适用于在各种量子体系实现任意非厄米哈密顿量，从而为开展广泛的量子力学基础问题研究，例如在非厄米哈密顿量下研究新拓扑不变量、量子热力学、以及开放系统中的退相干和耗散等提供实现途径。另外基于相变点可以提高量子测量的灵敏度，有望在基于金刚石色心的量子精密测量领域得到重要应用。
中国科学院微观磁共振重点实验室博士研究生伍旸和硕士研究生刘文权为该文并列第一作者，杜江峰院士和荣星研究员为论文的共同通讯作者。
此项研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和安徽省的资助。
二、首次观察宇称时间 首次观察宇称时间具体详情一览
近日，中国科学技术大学杜江峰院士研究团队首次在量子世界中观察到宇称时间对称。该观测方法及其过程突破了传统量子体系中对量子系统的调控方法，加深了量子系统相互作用的理解，有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。研究成果于5月31日在线发表于国际权威期刊《Science》。
浩渺的宇宙中有无数普通或者奇妙的对称性，代表空间的宇和代表时间的宙，本身也代表一种对称性。如果物质同时满足时间和空间对称，科学家就认为他们满足宇称时间对称。为了研究物质的各种奇妙特性，科学家们会用各种方法调控出宇称时间对称状态。
经典物理世界中已经实现了对宇称时间对称状态的调控。但在量子世界，这是一个巨大的难题。量子力学理论决定了实现量子体系中的宇称时间对称状态路径非常狭窄且困难。
杜江峰院士介绍，打个比方，量子力学的世界里，“小莉”要变成一个和当前自己时间和空间都对称的自己，需要走过一条荆棘遍地，狭窄泥泞的道路。作为一个赤手空拳的小姑娘，“小莉”几乎不可能完成这个任务。
图为杜江峰团队通过量子调控，巧妙加入核自旋辅助比特“小明”，引导着小莉完成美妙的双人舞蹈，实现了量子世界中的宇称时间对称构建。
据了解，杜江峰院士实验室近年来一直专注于单自旋体系的量子控制研究。团队荣星教授和伍旸博士调控金刚石中的一个氮－空位缺陷中的电子自旋作为系统比特，他们巧妙加入核自旋作为辅助比特，实现了电子自旋的宇称时间对称调控，完成这个领域“零的突破”。
最终，聪明的物理学家们构建出一个特殊的“小世界”，造出了一个量子比特“小明”，“小明”牵着“小莉”的手，带她走上一条完全不同的路，实现量子世界中的宇称时间对称构建。“尽管这条路曲折离奇，但是隐含着对称性。”杜江峰介绍。
“这项工作为进一步研究非传统量子体系所描述的新奇物理奠定坚实的基础。”杜江峰评价道。
三、中国科大团队在量子世界首次观察到宇称时间对称
“四方上下曰宇，往古来今曰宙”。浩渺的宇宙中有无数普通或者奇妙的对称性，代表空间的宇和代表时间的宙，本身也是一对“对称”。如果物质同时满足时间和空间对称，科学家就认为他们满足宇称时间对称，为了研究物质的各种奇妙特性，科学家们会用各种方法调控出宇称时间对称状态。5月31日，国际权威期刊《Science》刊登了中国科学技术大学杜江峰院士领导的研究团队的最新成果，首次在量子世界观察到宇称时间对称。
经典物理世界中已经实现了对宇称时间对称状态的调控。但是在量子世界，则是一个巨大的难题。量子力学的理论决定了实现量子体系中的宇称时间对称状态路径非常狭窄困难。
科学家们打个比方：在量子力学的世界里，小莉要变成一个和当前的自己时间和空间都对称的自己，需要走过一条荆棘遍地、狭窄泥泞的道路。作为一个赤手空拳的小姑娘小莉，这几乎是不可能完成的任务。
杜江峰院士实验室近年来一直专注于单自旋体系的量子控制研究，荣星教授和伍旸博士调控金刚石中的一个氮-空位缺陷中的电子自旋作为系统比特，他们巧妙的加入核自旋做为辅助比特，实现了电子自旋的宇称时间对称调控，完成了这个领域“零的突破”。
这意味着，聪明的物理学家们构建出一个特殊的小世界，通过量子调控，巧妙加入核自旋辅助比特“小明”，让小明牵着小莉的手，引导着小莉完成美妙的双人舞蹈，尽管这条路曲折离奇，但是隐含着对称性，实现了量子世界中的宇称时间对称构建。
杜江峰院士认为：“这项工作为进一步研究非传统量子体系所描述的新奇物理奠定了坚实的基础。”
四、我科学家首次观察到宇称时间对称
中国科学技术大学杜江峰院士团队在世界上首次观察到宇称时间对称，该观测方法及其过程突破了传统量子体系中对量子系统的调控方法，加深了量子系统相互作用的理解，有助于人们更好认识微观世界的奇妙性质。
相关成果刊登在5月31日出版的国际权威期刊《科学》上。
宇宙中有无数对称性，代表空间的宇和代表时间的宙，本身也是一对对称性。“如果物质同时满足时间和空间对称，就认为它们满足宇称时间对称。”杜江峰说，对宇称时间对称状态的调控，在量子世界中仍是个难题。
杜江峰实验室近年来专注于单自旋体系的量子控制研究，调控金刚石中的一个氮—空位缺陷中的电子自旋作为系统比特，并加入核自旋作为辅助比特，实现电子自旋的宇称时间对称调控，为进一步研究非传统量子体系所描述的新奇物理奠定了坚实基础。