遇事不决，量子力学？量子力学的新应用：量子和乐变换决定声波塑形

《中国科学：物理学 力学 天文学》英文版(SCIENCE CHINA PHYSICS, MECHANICS & ASTRONOMY, SCPMA) 出版哈尔滨工业大学姜永远、宋杰团队，郑州大学苏石磊和福州大学夏岩的研究成果，文章题为“UNIDIRECTIONAL ACOUSTIC METAMATERIALS BASED ON NONADIABATIC HOLONOMIC QUANTUM TRANSFORMATIONS”，于2022年第2期刊出[1]。哈尔滨工业大学博士研究生吴金雷（负责理论和解析工作）和唐帅（负责仿真和实验工作）为共同第一作者，哈尔滨工业大学宋杰、姜永远教授和郑州大学苏石磊副教授为指导老师和共同通讯作者。山东大学许国富教授对文章进行了点评[2]。

作为一种人工功能结构，超材料的研究和发展使得光/声波的任意调控成为可能。对于声波而言，利用声子晶体的能带特性或声学超表面的相位梯度设计可以实现丰富的波前整形。非绝热和乐量子变换自提出以来，在量子计算领域得到了广泛的关注和发展。该文利用量子力学薛定谔方程与经典波动方程在形式上的一致性，设计了一类遵循非绝热和乐量子变换的声学三波导耦合器。在对HADAMARD变换和NOT门的类比过程中，分别实现了高效的声波分束和声波能量交换。

此外，该文利用对分束耦合器的编码阵列设计了具有单向传输特性的声学超材料。平面声波从一侧入射可以产生大角度的声波分束，而从另一侧入射会发生全反射。通过样品的加工和测试，所述结果得到了实验验证。

该文的工作既为非绝热和乐量子变换的研究成果提供了重要补充，又为具有单向传输特性的声学超材料设计带来了新思路，在声隐身、声通信以及声隔离等领域具有潜在的应用，为经典波束整形和量子和乐变换构架了一条互通的桥梁。

吴金雷，哈尔滨工业大学在读博士生，主要研究方向为原子分子物理系统中量子光学和量子信息领域的科学研究。近年来以第一作者身份发表SCI研究论文十余篇。

唐帅，哈尔滨工业大学在读博士生，主要研究方向为光/声学人工超构材料的设计与应用。近年来以第一作者在APL, ADP, APEX, JAP等国际期刊发表SCI研究论文十余篇。

宋杰，哈尔滨工业大学物理学院教授，博士生导师。从事量子光学和量子信息领域的科学研究，近年来已经在中国科学、PHOTONICS RESEARCH，PHYS REV APPLIED，PHYS REV A，PHYS REV B，NEW J PHYS 等国内外权威期刊发表相关的论文多篇。

苏石磊，郑州大学副教授，硕士生导师。从事量子信息和量子计算领域的科学研究，在PHYS. REV. LETT., PHYS. REV. APPLIED 等PHYS. REV.系列发表SCI论文30余篇，与合作者共同提出的非绝热非循环几何量子计算的理论被实验检验，相关研究被多家主流媒体报道。