通过声学超表面实现成对散射异常点的演变

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Evolution of pairwise scattering exceptional points via acoustic metasurfaces

通过破坏空间对称性和时间反演对称性，在散射系统中生成正则点（EPs）对，其随扰动连续演化并最终合并为非厄米非正则点（DP）。EPs与DP呈现不同平面拓扑结构并携带混合拓扑电荷，使超表面在EPs处可编码散射不对称性差异，实现超越现有非厄米散射超表面的任意波操控。该研究建立了一般性框架，通过联合扰动驱动退化演化探索极端波散射。

　　

摘要

由于物理系统中的内在对称性，会出现包括异常点（EPs）和恶魔点（DPs）在内的简并态。不同对称性破缺之间的相互作用为异常波操控提供了有前景的途径。在这里，我们通过概念性论证和实验验证了：分别通过空间扰动和非厄米扰动破坏宇称对称性和时间反演对称性，会导致散射系统中异常点成对出现。这些成对的异常点彼此正交，并且可以通过镜像反转相互转换，在扰动空间中持续演化，最终合并成一个特殊的非厄米简并态——即非厄米恶魔点（DP）。此处观察到的异常点和恶魔点在扰动空间的不同平面上展现出不同的拓扑结构，因此都带有混合拓扑电荷。基于这些发现，我们表明位于异常点处的超表面能够编码散射不对称性的差异，从而实现比以往报道的非厄米散射超表面更全面且任意的波操控。我们的发现为通过联合扰动驱动的简并演化来探索极端波散射提供了一个通用框架。