尤其值得指出的是，非厄米哈密頓量所描述的物理體系能夠展示出一些新奇的物理性質(zhì)，因此激發(fā)了物理學(xué)界強(qiáng)烈的研究興趣。

盡管宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量的概念源于對(duì)量子力學(xué)框架的拓展，但是通常的量子體系由厄米哈密頓量所描述，從而要在通常的量子體系中實(shí)現(xiàn)宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量的演化具有巨大挑戰(zhàn)。

先前的理論指出引入耗散過程可實(shí)現(xiàn)宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量，然而耗散會(huì)不可避免地破壞量子相干性，非常不利于在量子系統(tǒng)中開展相關(guān)研究，因此之前絕大部分相關(guān)研究為基于經(jīng)典物理體系開展模擬實(shí)驗(yàn)。

杜江峰研究組提出了一種新理論方案，通過引入一個(gè)輔助比特在量子系統(tǒng)中研究由非厄米哈密頓量所支配的演化規(guī)律。

該方法對(duì)非厄米哈密頓量本身沒有任何限制，包括任何維度及含時(shí)演化，均只需要消耗一個(gè)輔助比特的代價(jià)來實(shí)現(xiàn)。

基于此方案，研究組將金剛石中的一個(gè)氮-空位缺陷中的電子自旋用作系統(tǒng)比特，一個(gè)核自旋作為輔助比特，實(shí)現(xiàn)了宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量，并觀測(cè)到宇稱時(shí)間對(duì)稱性破缺現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果首次展示了單自旋量子態(tài)在宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量支配下的演化。通過調(diào)節(jié)哈密頓量的參數(shù)，可以清晰地觀測(cè)到從對(duì)稱性未破缺到對(duì)稱性破缺的相變過程（如圖所示）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了新方案的可行性，為進(jìn)一步研究非厄米哈密頓量相關(guān)的新奇物理性質(zhì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)家首次觀察宇稱時(shí)間 演化具有巨大挑戰(zhàn)

圖：實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到宇稱時(shí)間對(duì)稱性破缺。A、B分別為宇稱時(shí)間對(duì)稱哈密頓量HPT本征能量E的實(shí)部和虛部。哈密頓量在其參數(shù)0<r<1的區(qū)域，宇稱時(shí)間對(duì)稱性未破缺，能量本征值為實(shí)數(shù)；在r>1的區(qū)域，宇稱時(shí)間對(duì)稱性破缺，能量本征值為虛數(shù)；r=1處為相變點(diǎn)。（圖來源于《科學(xué)》文章正文）