量子力学重大突破!留美学者发现非厄米系统与空间弯曲为一体两面

技术研究 Newtalk 2022-08-02 08:27

美国普渡大学的一名教授发现,在量子力学中,非厄米量子力学与物理空间概念中的弯曲特性为同一概念中的两种表现。研究指出,此发现有两项重大意义,一是未来科学将可利用非厄米系统模拟空间内的量子特性;二是未来研究者也可以透过空间中的曲面特性来探索更多的非厄米系统特性。

该研究收录于科学期刊《自然-通讯》,为普渡大学物理学与天文学教授Qi Zhou的研究。传统理论认为只有把平面弯折,才能形成有弧度的空间。不过在此份研究中,Zhou教授发现非厄米系统与物理空间概念中的弯曲特性可联系起来,让人们对曲面和非厄米系统有全新见解,使原先被视为互不相关的问题得以被解决。

至于什么是非厄米系统?必须先提哈密顿算符(Hamiltonian),哈密顿算符是量子力学中的一个可观测量,对应于系统的总能量。Zhou教授以量子粒子于晶格结构(晶体内部的原子排列)内的跳跃情形解释。若它往左及往右跳跃的机率相同,就是哈密顿算符,反之就是非厄米系统。

Zhou教授指出,在过去,非厄米系统与空间弯曲特性的议题一直被视为不相关的,而非厄米系统的古怪特性又是困扰物理学家几十年的难题。可是如果从曲面空间的角度去理解它,那么所有的问题都迎刃而解。也就是说这两者为同一事物的两面性,如同硬币的正反两面。

合作研究员Chenwei Lv进一步说明,在非厄米系统中,量子粒子所处的空间是弯曲的,因此当晶格中的量子粒子进行非对称量子穿隧效应时,就是在沿着曲面运动。该研究成果是从本质上对非厄米量子现象解释,为学界前所未有的突破,也替过往被视为诡异的非厄米量子现象做出解答。