研究前沿：北京大学王剑威Nature Physics非厄米拓扑相变 | 硅纳米光子

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基于修改光学器件的整体性质，以改变其能带结构，从而调控拓扑不变量是可能的。这一过程实现，可通过静态地改变器件或动态地重新配置器件，这些器件具有相当不同的几何参数，即使这会抑制了开关速度switching speed。最近，光学非线性已经成为一种主要工具，用以调控拓扑和非厄米non-Hermitian (NH) 性质，并有望快速调控拓扑相。

今日，北京大学戴天祥Tianxiang Dai，王剑威 Jianwei Wang等，在Nature Physics上发文，在硅纳米光子Floquet拓扑绝缘体中，观察到了由光学非线性驱动的拓扑保护非厄米NH相变。

相变发生在从禁带到非厄米NH导电边缘模的过程中，其出现在沿着拓扑绝缘体边界的非线性诱导增益-损耗结处。研究发现，静态非厄米NH边缘模和动态相变涉及数百皮秒速度的奇异点exceptional points，其固有地保留了对制造缺陷的拓扑保护。

这项工作，通过非线性光学展示了拓扑和非厄米性之间的相互作用，提供了高速调控多个相变的方法，该方法适用于许多其他具有强非线性的材料，这将促进非常规鲁棒光控器件的发展，以用于经典和量子应用。

Non-Hermitian topological phase transitions controlled by nonlinearity.

非线性控制的非厄米拓扑相变

图1:在光子Floquet拓扑绝缘体Floquet topological insulator，FTI中，非线性驱动的非厄米non-Hermitian，NH相变。

图2:在线性和非线性区域，计算Floquet拓扑绝缘体FTI的能带结构和相图。

图3:拓扑和非厄米NH相变的实验结果。

图4:探测拓扑非平凡边缘和非厄米NH边缘模的相干性。

图5:快速拓扑保护的非厄米NH相变。

文献链接

Dai, T., Ao, Y., Mao, J. et al. Non-Hermitian topological phase transitions controlled by nonlinearity. Nat. Phys. (2023).

https://doi.org/10.1038/s41567-023-02244-8

https://www.nature.com/articles/s41567-023-02244-8

本文译自Nature。

来源：今日新材料

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