量子科技中心_量科网

拓扑量子系统的一个标志性特征是粒子传输的鲁棒量子化，这正是整数量子霍尔电导率的起源。在存在相互作用的情况下，拓扑传输还可能呈现分数化现象。最近基于光子波导阵列构建的拓扑泵实验展示了晶格孤子的整数与分数传输行为。在此背景下，非线性克尔效应使光子通过介质产生相互作用，从而形成了自束缚的复合体——晶格孤子。随着这些孤子相互作用强度的提升，研究人员观察到了从整数传输相开始，历经不同分数传输相，最终到达无传输相的一系列转变过程。该工作提出了孤子拓扑泵的完整量子描述方法，通过孤子质心动量的能带结构确定了一个拓扑不变量——多体陈数，这个量完全主导了传输行为。研究表明：相互作用增强会导致质心动量能带的逐级合并，这既解释了观测到的拓扑相变序列，也揭示了中等相互作用强度下拓扑量子化可能发生崩溃的现象。