近日，复旦大学智慧医疗超声创新团队 江雪 青年副研究员与香港浸会大学 马冠聪 博士（通讯作者）、英国帝国理工大学 丁琨 博士（通讯作者）、香港科技大学C. T. Chan教授合作，在非厄米系统中的奇异点拓扑性质研究上取得重要进展。11月27日，相关研究成果以“Exceptional nexus with a hybrid topological invariant”为题，发表于《Science》（https://science.sciencemag.org/content/370/6520/1077）。该工作得到国家自然科学基金、中国科协青年托举计划等资助。
在非厄米系统中，可能会出现称为异常点（Exceptional Point）的分支奇点，并带有非零的拓扑电荷。对非厄米物理学和奇偶时间对称性的探索，为科学家发现大量奇特物理效应提供了新的思路。在这种耗散系统中，系统增益和损耗之间的平衡导致了参数空间中的异常点或“最佳点”的出现，这些异常点存在于设备装置参数空间或材料特性参数空间，在一系列系统特性上调整增益和损耗的能力会导致异常的电弧。
鉴于此，马冠聪、丁琨、江雪等研究人员设计了一种全新的系统，基于多个参数的调整，通过理论和声学实验证明了“异常联系”（Exceptional Nexus），它不仅是高阶异常点，而且还是多个“异常弧”的尖端奇点。由于参数空间被“异常弧”分割，因此异常联系具有混合拓扑不变性，该混合不变性由与不同复杂平面上循环路径所累积的贝里相位相关的不同卷绕数组成，并观测到了分数卷绕数。通过测量波动函数的临界行为，可以对混合拓扑不变性进行实验表征。
这一发现，对非厄米系统及其拓扑的基本理解起到重要推动作用，为精密调节材料参数和设备的最佳性能提供了一条普适性的途径。
Weiyuan Tang, Xue Jiang, et. al., Exceptional nexus with a hybrid topological invariant, Science, 370, 6250, 2020.
