成功揭示合成維度的光子拓撲絕緣體

2020-12-05 譽文學術

成功揭示合成維度的光子拓撲絕緣體

Eran Lustig (物理系和固體研究所), Steffen Weimann (物理)

摘要

拓撲相使沿材料邊緣的保護傳輸得以實現，提供了對無序和缺陷散射的免疫力。這些相已經在電子系統、電磁波、冷原子、聲學甚至力學中得到了證明，它們的潛在應用包括自旋電子學、量子計算和高效雷射掃描。通常，描述拓撲絕緣體的模型是二維或三維的空間晶格。然而，拓撲邊緣狀態也在具有空間維度和合成維度（對應於超冷原子的自旋模式）的網格中被觀察到，將原子模式用作合成維度來展示網格模型和空間晶格實驗無法研究的物理現象。在光子學中，具有合成維度的拓撲晶格被用來研究高維和相互作用光子中的物理現象，但迄今為止還沒有觀察到合成維度的光子拓撲絕緣體。本研究通過開展實驗演示了一種合成維度的光子拓撲絕緣體。我們製作了光子晶格，其中光子在具有空間維度和合成模態維度的空間中受到有效磁場的作用。我們的方案支持該空間模態晶格的拓撲邊緣狀態，從而得到了擴展到大部分二維實空間晶格上的魯棒拓撲狀態。

我們的系統可以用來增加光子晶格的維度，並通過設計來誘導長程耦合，從而得到可以用來研究未知物理現象的晶格模型。

中文摘要有譽文編輯完成翻譯，來源Nature 2月

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