南開研究團隊發現拉比振蕩手性效應

拉比振蕩最早在核磁共振中發現，是核磁共振光譜法和核磁共振成像技術的基礎。廣義地，它被定義為外場驅動下的一種周期性振蕩現象，廣泛應用於量子計算、量子光學和凝聚態物理等領域。考慮到拉比振蕩中磁場或類磁場作用引起的時間反演對稱破缺，手性應暗含在該動力學過程中。然而迄今為止，手性現象一直未被發現。

南開大學物理科學學院陳志剛教授、許京軍教授領導的課題組理論研究發現，手性存在於拉比振蕩的相位演化中。對於失諧量反號的拉比系統，兩者中的拉比振蕩可在相位演化上出現鏡面對稱。該手性效應能反應在拉比振蕩的相干關係上。在同一失諧的拉比系統中，從不同能級出發的兩個拉比振蕩表現出能級依賴的相干相長或相消關係，且受到對稱保護。該團隊進一步完成了實驗論證。二能級系統通過光子晶格中的兩個布洛赫模式來構建，而驅動場由縱向周期調製來類比實現。該縱向調製通過光誘導方式寫入，相應的失諧量易於調節。基於此可調的光學拉比系統，該團隊觀察到了能級依賴的相干長消現象（圖一），實驗證實了拉比振蕩中手性的存在。

實現拉比振蕩手性效應的實驗裝置。插圖為觀測的能級依賴的相干長消關係。

該研究以「Unveiling chiral phase evolution in Rabi oscillations from a photonic setting」為題發表在《Physical Review Letters》上。本工作南開大學為第一完成單位，南開大學博士生張平為第一作者，南開大學胡毅副教授、陳志剛教授和許京軍教授為共同通訊作者。相關工作受到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目等資助。