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2021年04月17日
【安徽科技报】中科大在单个微腔内构建人工规范场

首次利用回音壁模式微腔中多模相互作用,通过几何相位控制实现了人工合成规范场

本报讯(安徽科技报全媒体记者葛婷)近日,中国科学技术大学郭光灿院士团队在单个微腔内构建人工规范场研究方面取得了重要进展。据悉,该团队的董春华研究组首次利用回音壁模式微腔中多模相互作用,通过几何相位控制实现了人工合成规范场,包括合成磁场和合成电场。

当带电粒子经过一个回路,通过的磁通量会产生一个相位差,这个相位差可以用来研究凝聚态物理里有趣的拓扑现象,比如拓扑相位、拓扑保护量子态等。对于非带电粒子或者玻色子,可以通过构建一个几何相位,即构建哈密顿量,使非带电粒子和玻色子获得一个路径相关的相位,来实现合成磁场。这样的合成磁场不仅可以为量子多体物理的模拟计算提供更高的精度和对玻色子更好的控制,还可以在超冷原子、光子、声子以及其他玻色准粒子等多个体系里进行实现。

此前相关研究都是通过多个微腔体系来构建这样一个几何相位实现人工规范场。而郭光灿院士团队首次利用单个微腔,通过微腔支持多模相互作用的特点,实现了合成规范场。实验中,研究团队证明了光子在多个模式间耦合输运会获得与路径相关的相位差,从而实现了光子的等效合成磁场;不仅进一步的发挥了微腔光场调控的优势,也实现了时变的规范相位,从而首次在单个微腔中实现光子的合成电场。

实验结果预示,合成磁场可以在可控的情况下拓展到更高的维度,这是在现实的晶格里尚未实现的;此外,该实验中的合成规范场也有望用于研究光子的拓扑性质,实现手性边缘态和拓扑保护。

《安徽科技报》(2021年4月2日06版)

http://ahkjb.nkb.com.cn/ahkjb/appnews/237/1940/11880-1.shtml

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