近日，天津师范大学物理与材料科学学院周洁博士与张禧征教授在非厄米拓扑超导波导单微波光子散射研究领域取得重要进展，构建了一套适用于Su-Schrieffer-Heeger（SSH）超导波导散射体系的严格格林函数约化理论，为拓扑超导微波器件设计提供统一理论框架。该研究成果以“Non-Hermitian scattering in Su-Schrieffer-Heeger superconducting waveguides: Exact Green's-function reduction and dimerization-sensitive microwave functionalities”为题在线发表于Physical Review A上。

拓扑波导量子电动力学是当前超导量子信息领域的前沿方向，一维SSH二聚化拓扑晶格可实现可控拓扑相变、子晶格分辨输运通道，是承载单光子散射、调控非厄米光学响应的理想平台。但现有研究大多局限于特定散射结构，缺少可分离拓扑环境与局域超导电路影响的通用解析理论，难以统一描述奇异点、相干完美吸收、激射阈值等多种非厄米物理效应，限制了拓扑超导微波器件的系统化设计。针对上述难题，团队推导得到SSH超导波导严格格林函数理论，将延展拓扑波导环境精确积掉，转化为依赖能量的矩阵自能项，把完整开放散射系统约化为有限维有效非厄米哈密顿量，实现散射振幅、奇异点判据、相干完美吸收条件、激射阈值等物理量的统一描述。

图为两个非厄米SSH散射器件的统一超导电路原理图，研究搭建两类典型超导散射器件模型开展验证：一是磁通调控双量子比特干涉散射器（模型I），合成阿哈罗诺夫-玻姆磁通可调控亮/准暗散射通道干涉，SSH二聚化强度会显著重塑散射线型，产生依赖二聚化的透射/反射切换效应；二是辅助腔介导双量子比特散射体系（模型II），辅助谐振腔引入能量依赖的量子比特复耦合，形成双层级联明暗通道结构，可产生更清晰的类法诺干涉、电磁诱导透明窗口，实现近奇异点区域下相干完美吸收零点与激射散射极点的空间分离。在有源增益-损耗调控体系中，团队证实近奇异点模式杂化会增强极点主导的放大响应，同时加深相干完美吸收对应的奇异值谷。

本研究所有工作均由天津师范大学独立完成，周洁博士为论文第一作者，研究生张晓雪为论文第二作者，张禧征教授为通讯作者。相关研究得到国家自然科学基金（12275193、11975166）以及天津市教委科研计划项目（2024KJ059）资助。

论文链接：https://doi.org/10.1103/kg2v-dsdn