探测动态轴子准粒子的双光子关联研究
动态轴子(准)粒子是拓扑磁性绝缘体中因破缺宇称和时间反演对称性而产生的集体激发态,或存在于外尔半金属中。这类粒子通过拓扑陈-西蒙斯项与电磁场耦合,导致其衰变为双光子态。该研究团队将原子自发辐射的韦斯科普夫-维格纳理论框架拓展至动态轴子准粒子的量子场论,由此实时捕捉轴子衰变产生的量子双光子态。该态具有动量与偏振的“超纠缠”特性,其独特偏振模式源于轴子-光子相互作用对宇称和时间反演对称性的破缺。 通过引入量子斯托克斯算子,研究人员系统研究了该双光子态的偏振特性。尽管该量子态在偏振度和偏振不对称性上呈现零平均值,但斯托克斯算子却展现出非平庸的动量关联效应——特别是可通过同步动量与偏振分辨的双光子探测直接获取“偏振不对称性”的动量关联。斯托克斯算子的关联特性与汉伯里-布朗特维斯二阶相干性中的动量-偏振分辨测量直接对应,这一关联性表明双光子关联可作为探测动态轴子准粒子的直接手段。 该工作进一步识别出此类系统与参数下转换光子及其他产生超纠缠双光子态的自发辐射体系之间的异同,建议采用类似贝尔不等式检验的实验方案,通过同步双光子探测来探索动态轴子准粒子。
