Two-Dimensionally Confined Topological Edge States in Photonic Crystals
提出了一种支持二维螺旋拓扑边缘态的全介质光子晶体结构。系统的拓扑性质受晶体参数的控制。不同能带拓扑的两个区域之间的界面引起限制在电介质板中的拓扑边缘状态，其在没有反向散射的情况下围绕尖角传播。三维时域有限差分计算表明，这些边缘被限制在平面外的方向上的全内反射。这种纳米级光子晶体结构可以实现光子边缘态和量子发射体之间的强相互作用。
2016-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Active topological photonics
拓扑光子学已经成为一种设计光流动的新途径。拓扑保护的光子边缘模式，这是在拓扑非平凡的绝缘体结构的周边支持，已特别感兴趣，因为它们可以使低损耗的光波导免疫结构紊乱。近年来，人们对在这种拓扑光子结构中引入增益材料的兴趣急剧上升，其主要目的是借助拓扑物理学中存在的物理机制使半导体激光器发生革命性变化。可重新标记的实现的示例是在时间反转对称性破缺下具有单向光输出的拓扑激光器和拓扑保护的极化激元和微/纳米腔激光器。此外，引入增益和损失提供了一个迷人的游乐场，探索新的拓扑相位，这是密切相关的非厄米和宇称时间对称量子物理学，一般难以访问使用费米凝聚态系统。本文综述了有源拓扑光子学的前沿研究，其中光学增益起着关键的作用。我们讨论了最近实现的拓扑激光器的各种，连同基本的物理解释拓扑边缘模式的出现。在这种演示中，拓扑激光器的光学模式由介质结构决定，并在光学增益的帮助下支持激光振荡。我们还讨论了拓扑光子系统的最新研究，其中增益和损耗本身对体系统的拓扑性质有本质的影响。我们相信，主动拓扑光子学提供了强大的手段，以推进微/纳米光子系统的各种应用和拓扑物理本身。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hybrid topological photonic crystals
本研究实验发现了可在不同光子带隙同时存在量子反常霍尔相和谷霍尔相的混合拓扑光子晶体，验证了两类边缘态在不同频段共存的现象，为拓扑边缘光子的频率依赖调控提供了新可能。
2022-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Probing bulk topological invariants using leaky photonic lattices
充满布洛赫带的拓扑不变量吸引了巨大的兴趣，支撑电子拓扑绝缘体和类似的人工晶格的玻色-爱因斯坦凝聚体，光子和声波。在后者的玻色子系统中，没有费米不相容原理来强制均匀的能带填充，这使得测量它们的体拓扑不变量具有挑战性。在这里，我们展示了如何实现可控填充玻色子带使用泄漏光子晶格。泄漏光子晶格在临界能量处具有束缚模式和辐射模式之间的跃迁，其作用类似于电子费米能级。将这种有效的费米能级调谐到带隙中，导致了体拓扑不变量如陈数的无序鲁棒动力学量子化。我们的研究结果建立漏晶格作为一个新的和高度灵活的平台，探索拓扑和非厄米波动物理。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of Protected Photonic Edge States Induced By Real-Space Topological Lattice Defects
晶格中的拓扑缺陷（TD）是由于其实空间拓扑结构而不能通过局部扰动去除的基本晶格缺陷。我们发现，添加TD到一个山谷光子晶体产生的晶格向错，就像一个域壁和主机拓扑边缘状态。向错作用为连接一对拓扑电荷相反的TD的自由形式波导。晶格缺陷的实空间拓扑和能带拓扑之间的这种相互作用提供了一种新颖的方案，以实现具有鲁棒拓扑波导和谐振器的复杂布置的大规模光子结构。
2020-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Simultaneous Multi-frequency Topological Edge Modes between One-dimensional Photonic Crystals
从理论上证明了在弱色散极限下，一维二元中心对称光子晶体可以在所有光子带隙中支持拓扑边缘模。通过分析它们的体带拓扑，这些“谐波”拓扑边缘模式可以以它们存在于在布里渊区的中心处打开的所有光子带隙处或在区边界处打开的所有间隙处或两者的方式来设计。研究结果为实现非线性光子学中的多频耦合模式提供了一种新的方法，如频率上转换。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Edge Solitons in Nonlinear Photonic Topological Insulators
我们从理论上证明了光子拓扑绝缘体可以支持边缘孤子，这些边缘孤子具有很强的自局域性，并且沿着晶格边缘单向传播。光子拓扑绝缘体由耦合螺旋波导的Floquet晶格组成，在具有局部克尔非线性的介质中。线性晶格的拓扑相位对孤子的行为有很大的影响。拓扑非平凡相给出了一个连续的孤子族，而拓扑平凡相给出了一个嵌入的孤子，发生在一个单一的权力，并产生自诱导的局部非线性位移的站点间耦合。孤立子可用于非线性开关和逻辑运算，这些功能在拓扑光子学中尚未被探索。我们演示了利用孤子通过窄通道进行选择性滤波，以及利用孤子碰撞进行光开关。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
The Emergence of Topological Nodal Points in Photonic Crystal with Mirror Symmetry
我们证明了在具有镜像对称性的光子晶体中可以出现拓扑节点。讨论了二维光子正方晶格中两个宇称不同的能带接触后自然分裂出四个拓扑节点的机制。这种节点的出现，其特征在于在动量空间中的涡旋结构，是由于不可避免的带交叉保护镜像对称。拓扑节点可以通过镜像对称性破缺来解扣，而光子Chern绝缘体可以通过时间反演对称性破缺来实现。时间反演对称性破缺和反转对称性破缺的联合作用进一步加强了有限尺寸效应，为螺旋边缘态的工程设计提供了途径。
2014-09-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Visualization of higher-order topological insulating phases in two-dimensional dielectric photonic crystals
对物质拓扑相的研究已经从凝聚态物理扩展到光子系统，并由此设计出了许多具有鲁棒性的光子器件。近年来，高阶拓扑绝缘体（HOTI）作为一种超越传统体-边界对应关系的新型拓扑相被广泛研究。以往对HOTI的研究主要集中在格点间具有负耦合的拓扑多极系统上。实验证明了在二维介质光子晶体中可以实现无负耦合的二阶拓扑绝缘相。利用近场扫描技术，我们对一维拓扑边态和零维拓扑角态进行了可视化。为了刻画光子晶体的拓扑性质，我们定义了一种新的基于体极化的拓扑不变量。我们的研究结果开辟了新的研究前沿，在电介质PC中搜索HOTI，并提供了一个新的机制，光操纵在一个层次的方式。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tutorial: Computing topological invariants in two-dimensional photonic crystals
拓扑光子学领域成为变革技术中最有前途的应用领域之一：可能的应用是拓扑激光器或量子光学接口。然而，用于诊断光学系统的拓扑结构的有效且简单的方法对于该社区的重要部分来说仍然难以捉摸。在本教程中，我们提供了一个总结的数值方法来计算拓扑不变量出现在光子晶体中的光的传播。我们首先描述了波在具有空间相关周期介电常数的晶格中传播的基本性质。接下来，我们提供了一个拓扑不变量的介绍，提出了一个最佳的策略来计算它们通过数值计算的麦克斯韦方程在离散化的倒易空间。最后，我们将补充教程与光子晶体系统的几个实际例子，显示不同的拓扑特性，如光子valley-Chern绝缘体，光子晶体提出了“阻碍原子极限”，光子系统支持脆弱的拓扑结构，最后光子Chern绝缘体，我们还定期调制的磁导率。
2019-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-diffracting states in one-dimensional Floquet photonic topological insulators
已知一维激光写入调制光子晶格特别适合于衍射管理目的。在这里，我们通过对三类无衍射态的实验观察和识别，讨论了此类器件中离散无衍射态与拓扑性质之间的联系。第一个对应于拓扑保护的边缘状态，最近在Floquet拓扑绝缘体预测，而第二个和第三个都是散装模式。其中之一证明了拓扑转变，尽管呈现出不同于边缘态的拓扑特征，但另一个是否是特定能带结构工程的结果。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological protection of photonic mid-gap cavity modes
二维周期性光子结构中的缺陷模式已经在高度多样化的光学器件组中得到应用。例如，光子晶体腔将光学模式限制到亚波长体积，并且可以用于非线性、激光和腔量子电动力学的Purcell增强。光子晶体光纤缺陷芯允许产生超连续谱和具有大芯的无限单模光纤。然而，这些模式是出了名的脆弱：结构的微小变化可能导致共振频率和模式体积的显著失谐。在这里，我们表明，光子拓扑晶体绝缘体结构可以用来拓扑保护的谐振频率是在中间的带隙，因此最小化的二维光子缺陷模式的模式体积。我们在飞秒激光写入的波导阵列中实验证明了这一点，这种几何形状类似于光子晶体光纤。拓扑缺陷模式是由一个拓扑不变，保护嵌入在一个二维环境中的零维状态（缺陷模式），拓扑保护的一种新形式，以前没有被证明。
2016-11-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Topological Phases of Photonic Crystals under Crystalline Symmetries
本文利用动量空间高对称点场本征模的对称性表示，对有无时间反演对称性的一维、二维光子晶体拓扑能带进行完整分类，并用于诊断受阻原子极限、脆弱相及含 Dirac 点和 Chern 数的稳定拓扑相。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Large-area quantum-spin-Hall waveguide states in a three-layer topological photonic crystal heterostructure
本文基于 Wu-Hu 模型提出三层光子晶体异质结，利用量子自旋霍尔效应实现任意宽度中间域内均匀分布的大面积螺旋波导态，并验证其幂律带隙标度、单向传播与抗急弯鲁棒性。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Building blocks of topological band theory for photonic crystals
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Imperial College London（帝国理工学院）；University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出利用稳定实空间不变量（SRSIs）对光子晶体中的拓扑带进行分类，揭示其作为基本构建块的性质，并区分光子与电子带结构。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Third-harmonic generation in photonic topological metasurfaces
我们研究了二维光子超颖表面在纳米尺度上支持拓扑保护的螺旋边缘态的非线性效应。我们观察到强烈的三次谐波产生介导的光学非线性增强硅纳米粒子的多极米氏共振。泵浦光束波长的变化使得能够独立地对体模或自旋动量锁定边缘状态进行高对比度成像。我们展示了拓扑驱动的可调谐本地化所产生的谐波场和映射的赝自旋相关的单向波导的边缘状态绕过尖角。我们的观察建立介电超颖表面作为一个有前途的平台，强大的生成和传输的光子拓扑光子纳米结构。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Berry bands and pseudo-spin of topological photonic phases
实现电子拓扑绝缘体的稳健、单向边缘状态的光子模拟将改善我们在纳米尺度上对光的控制，并彻底改变光子器件的性能。在这里，我们表明，新的对称性保护的拓扑相位可以检测到的能量特征值问题的贝里曲率特征值问题。“Berry带”跨越与原始价带相同的本征空间，但在$\mathrm{C}_2\mathcal{T}$对称晶体中分离成伪自旋和伪无自旋子空间。我们证明了著名的情况下，吴和胡[物理学评论快报。114，223901（2015）]和最近发现的脆弱拓扑晶体，并表明两种晶体属于相同的$\mathrm{C}_2\mathcal{T}$ -保护的$\mathbb{Z}_2$拓扑相。这项工作有助于统一理论和数值，并在定义和识别新的光子学和电子学的安全保护阶段是有用的。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral photonic topological states in Penrose quasicrystals
该研究在磁光Penrose光子准晶体中发现无需Bloch能带的手性拓扑边缘态，并用实空间Bott指数±1表征其非平凡拓扑。
2023-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Realization of a three-dimensional photonic topological insulator
将光子限制在有限体积中在现代光子器件中是高需求的。这促使几十年前发明了光子晶体，其特征在于光子带隙禁止光在所有方向上传播。最近，受拓扑绝缘体（TI）发现的启发，具有拓扑保护的光子约束已经在称为光子TI的二维（2D）光子结构中得到了证明，在拓扑激光器和鲁棒的光学延迟线中具有很好的应用前景。然而，一个完全三维（3D）拓扑光子带隙从来没有实现过。在这里，我们实验证明了一个三维光子TI具有极宽（> 25%带宽）的三维拓扑带隙。样品由具有强磁电耦合的开口环谐振器（SRR）组成，并且表现为“弱TI”或2D量子自旋霍尔绝缘体的堆叠。使用直接场测量，我们映射出带隙的体能带结构和Dirac-like色散的光子表面状态，并证明了强大的光子沿非平面表面的传播。我们的工作扩展了从费米子到玻色子的3D TI家族，并为3D几何中的拓扑光子腔、电路和激光器的应用铺平了道路。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Photonic crystal nanocavity based on a topological corner state
拓扑语音学已经成为一种新的方法来设计光的流动，并提供了前所未有的手段，开发不同的光子元件，包括强大的光波导免疫结构缺陷。然而，纳米级驻波腔在拓扑光子学中的发展相当缓慢，尽管它在构建密集集成光子集成电路时非常重要。在这封信中，我们报告了一个光子晶体纳米腔的拓扑角状态的基础上，支持在一个90度角的边缘的二维光子晶体。体-边和边-角对应的组合保证了以分层方式存在高阶拓扑状态。我们在实验中观察到了一种在空间中紧密局域化的角模，同时支持超过2,000的高Q因子，验证了其作为纳米腔的前景。这些结果为在拓扑光子学平台中引入纳米腔提供了新的思路。
2018-12-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Measuring topological invariants in photonic systems
基于光子实现拓扑序的理论和实验研究进展，我们分析了不同拓扑结构的光子系统，并提出了一种探测其拓扑特征的方案。具体来说，我们提出了一个方案来修改边界相位操纵边缘态动力学。这样的方案允许测量边缘状态的缠绕数。此外，我们还讨论了损失和无序对我们方法有效性的影响。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Definite photon deflections of topological defects in metasurfaces and symmetry-breaking phase transitions with material loss
拓扑学和广义相对论的结合可以导致一些深刻而有远见的预测。众所周知，早期宇宙中Higgs真空场的对称性破缺可能导致时空的拓扑缺陷，其非平凡效应可以为宇宙起源提供一些线索。在这里，通过使用人工波导与旋转元表面的约束，时空的拓扑缺陷的非平凡的影响进行了实验仿真。拓扑波导中的光子偏转具有不依赖于入射光子的位置和动量的鲁棒的确定角度。这与平凡空间中的随机光散射有显著的不同。通过包括材料损耗，可以从光子模式的对称性破缺很好地理解这种拓扑效应。我们的技术提供了一个平台，研究光学系统中的拓扑引力。该方法还可以推广到其他许多新颖的拓扑光子器件。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Observation of Topological Phase Transitions in Photonic Quasicrystals
拓扑绝缘体和拓扑超导体的区别在于它们的体相变和在与真空的尖锐边界处的无隙状态。准晶最近被发现是拓扑非平凡的。在准晶体中，体相变以与标准拓扑材料相同的方式发生，但是它们的边界现象更加微妙。在这封信中，我们直接观察散装相变，使用光子准晶，通过构建一个光滑的边界拓扑结构不同的一维准晶。此外，我们使用相同的方法，实验证实了哈珀和斐波那契准晶之间的拓扑等价性。
2013-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological edge states of interacting photon pairs emulated in a topolectrical circuit
拓扑物理学开辟了一个令人兴奋的现象，允许工程师无序强大的单向光流过多。电磁波拓扑保护的最新进展表明，通过实现量子光的拓扑态可以实现更丰富的功能。然而，由于实验挑战的数量，这一领域在很大程度上仍然是未知的。在这里，我们采取另一种路线，并设计了一个经典的结构的基础上拓扑电路，作为一个模拟器的量子光学一维系统的特点是由有效的光子-光子相互作用诱导的两个光子的拓扑状态。利用原问题的本征态和电路模式之间的对应关系，我们使用所设计的模拟器来提取体和边缘双光子束缚态的频率，并直接从测量中评估拓扑不变量。此外，我们进行了重建的双光子概率分布的拓扑状态与电路本征模之一。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Twisted quadrupole topological photonic crystals
波的拓扑操纵是超材料前沿研究的核心。最近在二维（2D）通量穿透晶格中发现了四极拓扑绝缘体，其在边缘和角落处表现出高阶拓扑波捕获。然而，光子晶体（PhCs）位于连续介质和离散晶格之间的边界，与现有的四极拓扑理论不相容。在这里，我们揭开四极拓扑物理触发的扭曲度的自由。使用一个拓扑平凡的光子晶体作为母板，我们表明，扭曲诱导四极拓扑光子晶体没有磁通线程。扭转诱导的晶体对称性丰富了Wannier极化，并导致反常的四极拓扑。通过控制二维光子晶体横向异质结的扭转角，观察到了多种多样的棱角现象。我们的研究为声子和极化激元的拓扑扭转光子学以及准连续体系中的四极拓扑铺平了道路。
2020-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Topological Pumping over a Photonic Fibonacci Quasicrystal
准周期晶格最近被证明是物质的非平凡拓扑相。电荷泵-拓扑状态的物质的标志之一-最近实现的光子在一维（1D）的非对角哈珀模型中实现的光子波导阵列。拓扑非平凡的一维Fibonacci准晶（QC）有望促进类似的现象，但其离散性和缺乏泵浦参数阻碍了这种拓扑效应的实验研究。在这项工作中，我们克服了这些障碍，利用一个家庭的拓扑等价的QC范围从斐波那契QC哈珀模型。在光子波导阵列中实现，我们观察到这个家庭的拓扑特性，并执行拓扑泵浦的光子通过斐波那契QC。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Imaging topological edge states in silicon photonics
从液晶到磁铁，再到分数量子霍尔系统，都有拓扑特征--局部无法辨别的全局性质。对拓扑学在物理学中作用的更深入理解导致了一类新的物质：拓扑有序系统。最著名的例子是量子霍尔效应，其中对局部性质的不敏感性表现为通过边缘状态的电导，其对缺陷和无序不敏感。目前工程拓扑序的研究主要集中在量子霍尔系统的类比，其中所需的磁场在非磁性系统中合成。在这里，我们实现了在室温下的光子合成磁场，使用线性硅光子。我们第一次在二维系统中观察到光的拓扑边缘态，并证明了它们对固有无序和引入无序的鲁棒性。我们的实验证明了利用光子学在非相互作用和多体体系中实现拓扑有序的可行性。
2015-04-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological photonics of generalized and nonlinear eigenvalue equations
本文综述由广义与非线性本征值方程描述的拓扑光子系统，分析复能带与受保护奇异点，并通过辅助能带建立弱非线性下的非线性体-边对应。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Giant topological magnetoelectric and optical Hall effects for topological insulator as a defect in photonic crystal
研究了由两个一维光子晶体夹持拓扑绝缘体平板作为缺陷的系统。提出了一种巨拓扑磁电效应，其特征是在光子带隙中出现两个半单位透射的共振峰和丰富的极化行为。我们还预测了一个巨大的光学霍尔效应在我们的系统中，其中传输光的横向位移可能是波长的千倍。这些效应纯粹来自于拓扑绝缘体界面处的$Θ$畴壁，并且可以容易地观察到。这些效应也可用于基本物理常数的灵敏检测。
2011-01-25 cond-mat.mes-hall
Topologically Protected Photonic Modes in Composite Quantum Hall/Quantum Spin Hall Waveguides
光子拓扑系统是凝聚态物理中拓扑材料的电磁模拟，它为设计具有新特性的光学器件创造了许多机会。我们提出了一个实验实现的双各向异性Meta波导光子系统复制量子霍尔（QH）和量子自旋霍尔（QSH）拓扑绝缘相。通过精心设计，复合QH-QSH光子拓扑材料被创建并实验证明支持无反射边模，这是一种在凝聚态物理中前所未有的异质拓扑结构。这种拓扑保护模式的有效自旋自由度决定了它们通过这些系统的独特路径，不受反向散射的影响，并且能够在尖角周围传播。{As作为其新颖特性的一个例子，我们实验演示了基于复合QH和QSH结构的无反射光子器件，包括一个2端口隔离器，一个独特的3端口拓扑器件，以及一个全4端口环行器
2019-08-13 cond-mat.mes-hall
A perspective on topological nanophotonics: current status and future challenges
拓扑光子系统具有保护态不受无序和微扰影响的能力，使我们能够像拓扑绝缘体处理电子那样处理光子。拓扑光子学可以指与光耦合的电子系统或纯光子设置。通过将这些系统缩小到纳米级，我们可以利用在纳米级结构中观察到的增强的灵敏度，并将其与拓扑光子态的保护相结合，使我们能够设计光子局域态密度，并推动现代科学的最终目标之一：在纳米级精确控制光子。这对于纳米技术应用和轻物质问题的基础研究都至关重要。对于纯光子系统，我们使用玻色子态而不是费米子态，因此在这些系统中实现拓扑结构需要新的范例。试图面对这些挑战有助于创建令人兴奋的新领域拓扑纳米光子学，具有深远的应用。在这篇前瞻性的文章中，我们回顾了拓扑光子学的里程碑，并讨论了如何在纳米尺度上建立它们。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Radiative topological states in resonant photonic crystals
提出了一维共振复合单胞光子晶体的拓扑边缘态理论。与传统的电子拓扑状态相反，所考虑的状态是辐射性的，即，由于光通过结构边界逃逸，它们随时间衰减。我们证明，尽管它们的辐射衰减的状态生存，可以检测到在时间和频率依赖的光反射。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall
Gap dependent mass of photon in photonic topological insulator
通过与类轴子系统的类比，研究了光在周期光子拓扑绝缘体（PTI）中的传播。本文的主要结果是PTI能带结构的一个显式表达式。更具体地，发现对于拓扑相位差$γ=θ_2-θ_1$的非零值，在光谱中打开有限间隙$δ\proptoγ^2$，这等效于非零有效光子质量$m^{*}(δ)\propto \frac{\sqrtδ}{δ+2}$的出现。
2017-07-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic Floquet Topological Insulators
拓扑绝缘体是一种全新的物质相，它具有一个惊人的特性，即电子的传导只发生在它的表面，而不是在本体内，而且这种传导是拓扑保护的。拓扑保护，即完全没有无序电子波的散射，也许是这种材料最迷人和技术上最重要的方面：它提供了只有超导体才知道的鲁棒性。然而，与超导和量子霍尔效应不同，它们需要低温或磁场，拓扑绝缘体对无序的免疫力发生在室温下，没有任何外部磁场。因此，拓扑保护在容错量子计算和自旋电子学中具有广泛的应用前景。最近，大量的理论研究致力于将这一概念引入光子学领域：实现光频率下光的拓扑保护。除了涉及有趣的新物理学之外，光子拓扑绝缘体还有望在光学隔离和稳健的光子传输方面应用。在这里，我们从理论上提出并实验证明了第一个光子拓扑绝缘体：一个光子晶格表现出拓扑保护的晶格边缘上的运输，而不需要任何外部字段。该系统由螺旋波导阵列组成，这些螺旋波导彼此渐逝地耦合，并且布置在石墨烯状蜂窝晶格中。波导的手征性导致无散射的单向边缘状态，其在拓扑上被保护免受散射。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Hybrid light-matter states in topological superconductors coupled to cavity photons
本研究针对耦合单模腔的一维拓扑超导体，通过计算腔光子谱函数得到极化激元能谱，揭示了拓扑相与平庸相中极化激元的不同形成机制，且拓扑相下低能极化激元携带马约拉纳束缚态特征信息。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Topologically protected strongly-correlated states of photons
混合光子纳米结构允许光的新颖有趣的状态的工程。最近的一个例子是拓扑光子晶体，其中光子能带结构的非平凡Berry相位产生光子的拓扑保护的单向传播（手性）边缘状态。在这里，我们表明，通过耦合的手征光子边缘状态的发射器阵列，可以创建一个高度可控的方式强相关的光子态。这些是拓扑保护的，并具有一些显着的普遍性质：散射的结果不依赖于发射器的位置，只给出了全称数，拉盖尔多项式的零;双光子关联函数相对于发射器的数量表现出非常明显的奇偶效应，并且散射的结果相对于发射器的跃迁频率的波动是鲁棒的。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detecting Topological Phases of Microwave Photons in a Circuit Quantum Electrodynamics Lattice
拓扑是表征电子系统的重要自由度。近年来，它也带来了新的理论前沿和许多潜在的应用在光子学。然而，在光子系统中，拓扑性质的验证是非常重要的，因为没有玻色子光子的量子化霍尔电导的直接模拟。本文提出了一种用简单的参量耦合方法研究超导量子线路中的拓扑光子学的方案，这种方法的灵活性可以导致正方形晶格上光子的有效的\textit{in situ}可调谐人工规范场。我们进一步研究了光子的拓扑相位的检测。我们的想法采用的奇异性质的边缘状态模式，导致新的稳定状态下的驱动耗散竞争的晶格。通过对少数几个点的抽运和光子数的测量，不仅可以直接探测到光子的空间和光谱特性，而且可以直接探测到任意边态模的动量甚至整数拓扑量子数，从而清楚地揭示了光子在晶格上的拓扑性质。
2016-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-induced topological edge and corner states
研究光子腔中交替XX耦合二能级系统，揭示光子耦合可诱导拓扑边缘态与角态，并在SSH和呼吸Kagome模型中验证。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological photon pairs in a superconducting quantum metamaterial
拓扑物理学的最新发现为无序鲁棒量子系统和技术带来了希望。拓扑状态提供了这种系统的关键成分，其特征在于增加了对无序和不完美的鲁棒性。在这里，我们使用超导量子比特阵列来设计一维拓扑非平凡量子超材料。通过对所制作的阵列进行微波光谱分析，我们在实验上观察到了基元激发的光谱。我们不仅发现了单光子拓扑态，而且发现了由于量子比特固有的非谐性而产生的奇异束缚光子对带。此外，我们还探测到了双光子束缚边缘局域态的特征，这暗示了我们系统中的相互作用诱导局域化。我们的工作展示了量子超材料中具有吸引光子-光子相互作用的拓扑模型的实验实现。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic realization of topologically protected bound states in domain-wall waveguide arrays
针对一类受畴壁调制的连续周期介质结构，给出了二维麦克斯韦方程组的拓扑保护光子态的解析理论.我们进一步数值证实了该理论对三维结构的适用性。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall math-ph math.AP
Topological anomalous Floquet photon pump
The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Texas A & M University（得克萨斯农工大学）；Georgetown University（乔治城大学）
提出一个基于单量子比特的非绝热拓扑光子泵协议，通过驱动量子比特非线性实现拓扑相，并在腔Wigner分布函数中观测拓扑泵浦。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Calculation of divergent photon absorption in ultrathin films of a topological insulator
我们计算了衬底上拓扑绝缘体超薄膜的线性和非线性光子吸收。由于耦合拓扑表面态的独特能带结构，在合适的光子频率下，观察到了新的特征，包括单光子吸收过程中的发散边奇异性和双光子吸收过程中的显著增强.通过调节上下表面态的能量差和耦合可以控制共振频率。这种独特的线性和非线性光学性质使得拓扑绝缘体的超薄膜成为可调谐高效纳米光子器件的有前途的材料构建块。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Topological Properties of a Coupled Spin-Photon System Induced by Damping
实验研究了阻尼诱导的强耦合自旋光子系统的拓扑性质。自旋和光子损失的存在导致非厄米特系统具有由本征值谱的拓扑结构和例外点（EP）的存在所决定的各种奇异现象，其中耦合的自旋-光子本征向量合并。通过控制自旋共振频率和自旋-光子耦合强度，我们观察到一个共振交叉的协同性以上，这表明弱耦合和强耦合之间的边界应该是基于EP位置，而不是协同性。此外，我们观察到动态模式切换时，环绕EP和识别潜在的工程师的拓扑结构的耦合自旋光子系统与其他模式。因此，我们的工作进一步突出了阻尼在强耦合机制中的作用，并展示了自旋光子系统在非厄米物理研究中的潜力和巨大的灵活性。
2017-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological pumping of photons in nonlinear resonator arrays
我们展示了如何在一维非线性谐振器阵列中实现相互作用光子的拓扑泵浦或无泵浦，通过简单地在空间和时间上周期性地调制谐振器的频率。相互作用和绝热调制之间的相互作用，使强大的传输Fock状态与每个站点的几个光子。我们通过一个有效的解析模型分析了传输机制，并研究了它的拓扑性质和对噪声的保护。最后，我们与现有的电路QED架构的实现进行了详细的研究。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
