近日，我院教师毕梦侠博士、樊华伟博士作为共同第一作者在国际顶级期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)发表了题为“Folding State within a Hysteresis Loop: Hidden Multistability in Nonlinear Physical Systems”的研究论文。这是我校首次作为第一完成单位，我校教师首次以第一作者身份在该期刊上发表论文。
双稳态和磁滞回线在非线性物理、化学和生物等系统中无处不在。研究双稳态应用时，时常默认系统仅存在两个稳态，并以此为基础进行实验设计和观测。然而，如果在双稳态中存在着第三个“隐藏”的稳态，真实场景中的噪声干扰可能会“诱导”系统陷入隐藏稳态，导致设备性能受到严重影响，甚至产生错误。那么，自然界中的系统是否也存在类似的情况？如果答案是肯定的，如何通过实验测试全面评估隐藏态存在的可能性，进而确保系统的稳定性和可靠性意义重大。
为此，本研究设计了一个非线性二元微波腔—磁振子混合系统，该系统在双稳态的磁滞回线中存在隐藏态，且无法通过常规的参数扫描模拟实验来揭示。为了能够揭示隐藏态，作者提出了一种可行的基于矩形脉冲控制信号的实验检测方案。通过对非线性三元微波腔—磁振子混合系统和基因调控网络的研究，发现隐藏多稳态并不罕见，而是广泛存在于各种非线性动力学系统中。更重要的是，隐藏态在磁滞回线内部的产生可能是一个连续变化的过程，但该过程在常规的模拟实验观测中并不显露出任何预兆。因此，不可避免的会将系统误认为双稳态。该研究对于识别逃避直接实验检测的非线性物理系统中的隐藏状态至关重要。同时，由于隐藏态的不可见性，该研究成果在信息加密中存在广阔的应用前景。
图1.非线性动力学系统中的隐藏态
图2.隐藏态的连续变化过程
该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、陕西高校青年创新团队等项目的资助和支持。《物理评论快报》是美国物理学会主办的世界著名学术期刊，主要刊发原创性强且具有潜在重要影响的物理学最新研究成果。
毕梦侠，博士，讲师，毕业于南京航空航天大学。2020年入职西安邮电大学太阳集团tyc5997，主要从事光子与磁振子相互作用的非线性效应及其应用等方面研究，主持国家自然科学基金青年项目1项，在Physical Review Letters、Physical Review B等物理学主流期刊发表学术论文多篇。
樊华伟，博士，讲师，毕业于陕西师范大学。2021年入职西安邮电大学太阳集团tyc5997，主要从事复杂系统中的同步现象等方面研究，提出了本征矢量集团同步分析理论，发展了基于机器学习的同步预测方法。主持国家自然科学基金青年项目1项，在National Science Review、Physical Review Letters、Physical Review Research以及Physical Review E等物理学主流期刊发表论文20余篇。
论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.137201
