在非厄米系统的研究中，系统和环境的耦合导致诸多厄米系统中不存在的现象，如非厄米趋肤效应、例外点、独特的拓扑能带结构等。然而，早先研究大多集中在单粒子系统，构造具有特定性质的非厄米多体哈密顿量面临显著挑战。针对这一问题，杨硕研究组此前提出了非厄米母哈密顿量方法，采用逆向的研究思路，先设计所需的波函数，再构造对应的多体哈密顿量。该方法从一对矩阵乘积态出发，通过简单的张量运算即可构造出局域的非厄米哈密顿量，使给定波函数分别成为其左右零能模，从而实现新奇的物理现象［Phys. Rev. Lett. 130, 220401 (2023)］。杨硕研究组随后利用该方法研究了非厄米系统中的复合量子相，展示了该框架在构造和分类非厄米多体物态方面的应用［Phys. Rev. Research 5, 033181 (2023)］。然而，基于这些理论方案，如何在真实实验中生成并探测非厄米母哈密顿量，一直是尚未解决的问题。

最近，杨硕研究组与东南大学薛鹏教授实验团队及安徽大学王坤坤教授实验团队合作，首次在光子系统中实现了非厄米母哈密顿量。研究团队从非对称的AKLT态出发，构造出相应的非厄米母哈密顿量，并在光子平台上通过虚时演化制备出该哈密顿量的左右基态，再利用量子态层析对其进行重构和验证（如图1所示）。在此基础上，团队测量了四种不同的序参量，分别描述系统的反铁磁关联和手征性质，完整地刻画了所构造系统的非厄米特性。

图1：光子平台上非厄米母哈密顿量的构造和探测方案。

研究团队还把该框架推广到另一类更大的系统，在实验上观测到内禀的非厄米相变。由于非厄米系统中变分原理的失效，当预先设定的零能模不再是系统能量最低的本征态时，会发生能级交错的一级相变，同时序参量发生突变（如图2所示）。这一相变完全来自系统的非厄米性，在厄米系统中并不存在，其观测也印证了此前理论工作中关于非厄米相变的预言。

图2：内禀非厄米相变的实验观测。(a-b)基态能量的实部和虚部。(c-d)序参量的实部和虚部。

该工作首次在实验上实现了性质可控的非厄米母哈密顿量。该方案只需近邻相互作用即可刻画相应的非厄米物理，便于在冷原子、超导电路、光子晶体等平台上推广，为系统构建和研究强关联非厄米系统、观测内禀非厄米现象开辟了新路径。

该成果以“Parent Hamiltonian and intrinsic phase transition in non-Hermitian photonic systems”为题，于2026年9月8日发表在《物理评论快报》Physical Review Letters上。物理系博士生郭雨尘为本文的共同第一作者，物理系副教授杨硕为本文的共同通讯作者，论文合作者还包括北京计算科学研究中心博士生肖云涛、博士生黄肖健，东南大学物理学院博士后高慧霞、副教授曲登科、教授肖磊，安徽大学物理学院教授王坤坤，东南大学物理学院教授薛鹏。

此工作得到了国家自然科学基金、清华大学低维量子物理全国重点实验室、量子信息前沿科学中心、合肥实验室项目的支持。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/7ly2-g3bh