近日，我校太赫兹物理与器件实验室在读博士研究生李会昌，以题为《Non-Hermitian total-loss high-order topological insulator based on 1D Su–Schrieffer–Heeger (SSH)》的论文在《Physica B: Condensed Matter》上发表。

系统的厄米性是量子力学的基本假设，它在拓扑物态的研究中起着至关重要的作用，它保证了理想孤立系统（与外界没有能量交互的系统）的各种物理量（粒子数、能量、动量等）的守恒性。然而，对于自然界中的真实物理系统，由于耗散现象的普遍存在，不可避免的存在能量、粒子和信息的丢失，物理量的守恒性往往受到破坏。因此，真实物理系统并不同于传统假设中的理想孤立系统，而是一种会与外界有能量交互的开放系统，并展现出非厄米现象。现有的大多数非厄米拓扑系统的拓扑相位都是从厄米分量导出的，即同时考虑系统的增益和损失，且所考虑的增益和损耗的比重是相等的这样的非厄米系统一般允许实本征值和正交本征态的存在。

我们讨论了THz波段的非厄米体系，不同于传统的增益-损耗平衡非厄米光子体系，提出了只考虑损耗的非厄米光子体系，主要分析了一维SSH模型、和基于SSH模型的高阶拓扑模型的拓扑相变、拓扑边界态和拓扑角态。

1、不同于厄米系统中通过改变胞内胞间跃迁强度大小来构造拓扑的方式，非厄米系统可以通过在位能处引入不同虚部（非厄米因子）来构造拓扑。

2、不同于增益-损耗平衡的非厄米系统，使用两种损耗替代增益和损耗同样可以构造拓扑，在只考虑损耗的非厄米拓扑系统中可以通过调节损耗配置来得到拓扑边界态和高阶拓扑角态。

3、不同于增益-损耗平衡非厄米情况下的PT对称畴壁系统，全损非厄米情况下能够构造类似性质的伪PT对称畴壁系统，在伪PT对称畴壁系统中存在可以准确预测的“零能”边界态。

4、通过改变格点的相对介电常数虚部可以构造THz光子体系中的全损非厄米。

图1. (a) 基于SSH模型的高阶拓扑绝缘体原胞图示；(b) 高阶拓扑绝缘体有限模型的本征值分布图示。

图2. (a) 高阶拓扑绝缘体仿真本征值分布图示；(b) 拓扑边界态；(c) 拓扑态。

论文第一单位为南昌大学，通讯作者为南昌大学沈云副教授和杰青、长江学者、南昌大学空间科学与技术学院邓晓华教授，该研究成果得到了太赫兹课题组成员多项国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.physb.2022.414570