《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。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。
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。
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