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【產(chǎn)通社，5月6日訊】華中科技大學(xué)（Huazhong University of Science & Technology, HUST）官網(wǎng)消息，《物理評論快報》（Physical Review Letters）在線發(fā)表了陸培祥教授帶領(lǐng)的阿秒超快光學(xué)團(tuán)隊(duì)王兵教授、劉為為副教授與武漢光電國家研究中心夏金松教授團(tuán)隊(duì)合作在合成維度拓?fù)涔庾有酒矫嫒〉玫淖钚卵芯砍晒鸕econfigurable chiral edge states in synthetic dimensions on an integrated photonic chip。
手性邊界態(tài)是拓?fù)湮锢淼臉?biāo)志性特征，在量子力學(xué)、凝聚態(tài)物理和拓?fù)涔庾訉W(xué)等領(lǐng)域具有重要的研究意義。傳統(tǒng)的實(shí)空間拓?fù)涔庾泳Ц耋w系結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，而且制備以后很難對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而限制了拓?fù)涫中赃吔鐟B(tài)的完全重構(gòu)和靈活調(diào)控。針對這一關(guān)鍵科學(xué)問題，王兵、劉為為等提出基于合成維度光子芯片實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)手性邊界態(tài)的新思路。研究團(tuán)隊(duì)利用電光調(diào)制在薄膜鈮酸鋰微環(huán)諧振腔中產(chǎn)生合成光子頻率晶格，通過巧妙引入環(huán)內(nèi)順時針和逆時針兩個旋向模式的耦合構(gòu)建了頻率-贗自旋二維合成光子體系。特別地，利用兩組方向相反的行波調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)對不同贗自旋自由度頻率晶格的獨(dú)立調(diào)控，從而極大提升了系統(tǒng)的調(diào)控自由度。
通過引入可編程的光子規(guī)范勢和耦合作用，研究團(tuán)隊(duì)在單一光子芯片中實(shí)現(xiàn)了多種新奇、可動態(tài)重構(gòu)的手性邊界態(tài)：
(1)在頻率-贗自旋二維合成光子體系引入頻率模式的最近鄰耦合和光子規(guī)范勢，可構(gòu)建具有對稱手性邊界態(tài)的Hall梯子模型，而在一個贗自旋對應(yīng)的頻率模式之間引入長程耦合則可使手性特征得到抑制，這起源于系統(tǒng)能帶折疊導(dǎo)致的非定向態(tài)演化；
(2)通過對頻率模式之間的耦合進(jìn)行調(diào)控，可構(gòu)建兩個子Hall梯子和一個三角梯子組成的合成“異質(zhì)界面”，由于其對稱性被打破，從而實(shí)現(xiàn)了非平衡的手性邊界特征；
(3)同時在兩組頻率模式之間引入最近鄰和次近鄰耦合，可構(gòu)建一組“贗三維”Hall梯子模型，通過對體系的光子規(guī)范勢進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了手性邊界態(tài)的拓?fù)鋭討B(tài)調(diào)控，包括手性、單自旋態(tài)增強(qiáng)以及完全抑制等特征。
這項(xiàng)工作為在合成空間中模擬和操控手性拓?fù)溥吔鐟B(tài)開拓了新的集成光子平臺，為在光子芯片中研究高維拓?fù)湮锢淼於藞?jiān)實(shí)基礎(chǔ)，在光通信、量子模擬、量子信息處理以及光子神經(jīng)計算等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。物理學(xué)院劉為為副教授、博士生蘇小龍、武漢光電國家研究中心博士生李熾均、曾成講師為論文共同第一作者，王兵教授、夏金松教授和陸培祥教授為論文通訊作者，武漢光電國家研究中心張馳教授為該工作高速示波器測量提供了重要支持。
此外，研究團(tuán)隊(duì)另一項(xiàng)關(guān)于光子合成維度Floquet高階拓?fù)浣^緣體的研究工作也于近期以“Polarization-Locked Floquet Higher-Order Topological Insulators in Synthetic Dimension”為題發(fā)表于Laser & Photonics Reviews，物理學(xué)院博士生劉卓雄為論文第一作者，劉為為副教授、王兵教授和陸培祥教授為論文通訊作者。
查詢進(jìn)一步信息，請?jiān)L問官方網(wǎng)站 http://news.hust.edu.cn/info/1003/52747.htm，以及
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.143801、
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202401156。（Robin Zhang，產(chǎn)通數(shù)造） （完）
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