合成光子-磁振子晶体的多体对称保护零边界模

绝缘体与超导体的拓扑分类——“十重分类法”——建立在费米子多体对称性基础之上,已对物理学多个领域产生深远影响。因此,为玻色子建立尽可能类似于费米子原型的分类方法具有同等重要意义。然而,费米子与玻色子的本质物理差异带来了多重障碍。该研究团队提出了一种潜在的优化路径:基于玻色子多体对称操作(即压缩变换、粒子数守恒及玻色子时间反演)的自由玻色子拓扑理论(含拓扑分类与体边对应关系)。研究人员在二维体系中鉴定出两类具有非平凡拓扑特性的对称类,其中包含框架内受压缩对称性保护的玻色子Kitaev链模型,以及受压缩对称性与粒子数守恒保护的著名玻色子SSH模型。为验证理论,该工作设计了一种新型量子超材料——光子-磁振子晶体,其由互连的光子-磁振子腔阵列构成,在微波频段展现能带拓扑物理特性方面具有显著的实验灵活性与天然优势。通过构建受多体对称性保护的拓扑光子-磁振子链(其边界态由Pfaffian不变量决定),并采用电磁有限元建模模拟反射与透射谱,该团队成功识别出边界模式的实验特征信号,同时解决了晶体向对称保护拓扑相调控的实验方案。这项光子-磁振子链建模研究为其实验实现及奇异物理现象的明确观测提供了完整技术蓝图。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-02 19:00

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