對量子系統的研究傳統上根植于厄米哈密頓量的框架，這些哈密頓量描述的是封閉系統，其中能量守恒且本征態相互正交。這一范例在解釋從原子光譜到材料電子性質等廣泛的物理現象方面取得了巨大成功。然而，現實世界中的系統通常是開放的，并與環境相互作用，導致能量交換、增益和損耗。描述這類系統需要擴展到非厄米哈密頓量，其中能量可以是復數，且本征態通常非正交。在非厄米物理學這一擴展領域中，存在著引人入勝的例外點（Exceptional Point）——參數空間中的奇點，在此處不僅本征值，而且其對應的本征態也同時發生匯合。

例外點代表了與狄拉克點（Dirac Point）截然不同的現象。在狄拉克點處，兩個能帶接觸，本征值發生簡并，但對應的本征態仍然是不同的且相互正交。狄拉克點附近的能量展布通常是線性的，類似于無質量狄拉克費米子的相對論能量-動量關系，這在石墨烯和拓撲絕緣體等材料中產生了迷人的現象。相反，非厄米系統中的典型例外點涉及本征值和本征態的同步匯合。當參數圍繞典型例外點變化時，本征值通常會獲得虛部，并對偏離例外點的參數表現出特征性的平方根依賴關系。此外，穿越典型例外點可能導致非平凡的拓撲效應和獨特的現象，例如手性態轉移或增強的靈敏度。

幾十年來，理論預測和實驗觀察已經在各種物理平臺（包括光學、聲學和機械系統）中探索了這些典型例外點的性質和應用。這些研究揭示了引人入勝的物質相和新穎的功能。然而，非厄米簡并的圖景比最初預期的要豐富。近期發表在《物理評論快報》上的一篇題為“Experimental Observation of Dirac Exceptional Point”的論文報道了一項突破性進展，為這一圖景增添了一種新型的奇點：狄拉克例外點（Dirac Exceptional Point）。這項研究首次提供了實驗證據，表明存在一種簡并，它既具有狄拉克點和典型例外點的特征，又擁有自身獨特的屬性。

這項研究的核心發現是在系統參數空間中觀察到一個特定點，在該點處兩個能級發生簡并，而且關鍵的是，它們對應的本征態也發生匯合，這一點類似于典型的例外點。然而，與典型例外點附近本征值變為復數不同，狄拉克例外點附近的本征值出乎意料地保持為實數。此外，狄拉克例外點附近的能量展布是線性的，類似于厄米系統中狄拉克點周圍的錐形結構，而非典型例外點的平方根行為。這種線性展布在包含物理參數（如動量或控制場）和非厄米強度相關參數的混合參數空間中形成了一個“傾斜的狄拉克錐”。

為了在實驗上實現并探測這種新型的狄拉克例外點，研究人員利用了一種固態系統：金剛石中的氮空位（NV）色心。NV色心是金剛石晶格中的點缺陷，具有較長的自旋相干時間，并且能夠通過光學和微波技術進行精確控制和測量。這使得它們成為模擬復雜量子哈密頓量（包括包含工程非厄米項的哈密頓量）的理想平臺。通過仔細控制環境并施加特定的驅動場，研究團隊成功地為NV色心的自旋態構建了一個有效的非厄米哈密頓量，并通過調節其參數達到了狄拉克例外點。

實驗觀察包括精確測量NV色心在相關參數變化時的能級。測量結果清晰地顯示了兩個本征值匯合的點，并在周圍的參數空間中保持實數，呈現出線性展布。此外，他們還采用了量子態層析等技術來證實對應的本征態在該點處的匯合，從而明確地將狄拉克例外點與傳統的厄米簡并（如僅本征值簡并的狄拉克點）區分開來。

狄拉克例外點的發現和實驗觀察具有深遠的理論和實踐意義。從理論上講，它引入了一種新型的簡并，彌合了厄米系統和非厄米系統之間的鴻溝，有助于更深入地理解非厄米體系中的拓撲相和相變。狄拉克例外點附近本征值保持實數的事實表明，即使存在非厄米性，某些對稱性也可以得以保持，這與典型例外點通常伴隨的對稱性破缺形成了顯著對比。這一特性還為在非厄米系統中實現絕熱演化開辟了可能性，這對于魯棒的量子控制和態轉移至關重要，而這一過程通常會受到典型例外點附近的非絕熱躍遷的阻礙。

從實踐角度看，狄拉克例外點獨特的譜學和動力學性質為技術應用提供了令人興奮的前景。類似狄拉克材料的線性展布與本征態匯合相結合，可能帶來新穎的器件功能。潛在的應用領域包括利用例外點附近（盡管與典型例外點不同）的敏感性設計增強型傳感器、創建新型單向器件，或基于非絕熱躍遷在量子計算和通信中設計魯棒的態操縱協議。NV色心作為實驗平臺本身與量子技術高度相關，這意味著從在該系統中研究狄拉克例外點獲得的見解可以直接應用于構建量子器件。