中国科学技术大学自旋磁共振实验室杜江峰院士、荣星教授团队在非厄米物理实验研究领域取得重要突破。他们基于金刚石氮空位中心单自旋体系，首次观测到非厄米非阿贝尔拓扑转变和新型狄拉克奇异点。两项成果分别发表在《自然·纳米技术》和《物理评论快报》上，其中后者被选为"编辑推荐"文章。
非厄米体系具有独特的物理现象，在量子控制和拓扑物理研究中具有重要意义。研究团队近年来在单自旋体系开展了一系列非厄米物理实验，为此次突破奠定了基础。在第一项研究中，团队与中国科学院物理研究所胡海平研究员合作，首次在实验中观测到非厄米非阿贝尔拓扑转变。实验发现不同类型的奇异点相互作用会导致拓扑转变，这种转变无法用传统拓扑荷表征，而需要用非阿贝尔的编织不变量来描述。
图1非厄米非阿贝尔拓扑跃迁。(a)和(b)展示了由于不同类型奇异点之间的相互作用导致的非阿贝尔转变。(c)和(d)展示了能谱编织作为拓扑不变量对非阿贝尔转变的刻画。
第二项成果首次实验观测到狄拉克奇异点。这类奇异点具有纯实数本征值和线性色散关系，与传统奇异点不同。其本征态简并特性表明它不是厄米简并点，且本征值纯实数的特性为非厄米系统实现绝热演化提供了可能。该成果获得PHYS.ORG网站专文评述。
图2狄拉克奇异点。图中展示了狄拉克奇异点既有附近为实数的能谱，又有本征态简并的特性。
这些研究为多能级非厄米物理研究奠定了基础，有望推动量子控制和非互异性传输等应用。研究团队特别感谢王亚教授在高品质金刚石制备方面的贡献，其制备的碳-12同位素丰度高达99.999%的金刚石样品为实验成功提供了关键支持。
论文链接：
1：https://www.nature.com/articles/s41565-025-01913-4
2：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.153601
评述论文链接：https://phys.org/news/2025-04-experimental-dirac-exceptional.html
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