「前沿技能」费洛凯陈数光绝缘体

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受美国陆军研究署和空军研究署资助，宾夕法尼亚大学和麻省理工学院互助，通过冲破时间反演对称性，在动态驱动体系中实现了费洛凯陈数光绝缘体。

拓扑光子学使用麦克斯韦方程研究种种拓扑相，并将效果应用于光学体系。光断绝器、光环形器等诸多拓扑光子学的紧张应用都是不行逆的，只能由时间反演对称性被粉碎的体系（即费洛凯陈数光绝缘体）实现。在静态体系中，普通使用静态扰动粉碎互易性而实现时间反演的粉碎。研究职员在有外部驱动的非线性光子晶体中，实现了费洛凯陈数光绝缘体以及不行逆传输。试验先从麦克斯韦方程的费洛凯特性值动身，证明该值必然黑白厄米的，但在很多情形下有实数特性值；然后，证明在有驱动时，非线性光子晶体存在时间反转对称性；随后设计外部驱动器，冲破光子晶体的时间反演对称性，并通过封闭或打开费洛凯带隙来转变能带的陈数；最终，通过数值模仿，演示费洛凯陈数光绝缘体，并证明这种绝缘体和一般绝缘体的界面处存在手性边沿态。

图1 费洛凯陈数光绝缘体和一般绝缘体的界面处存在的手性边沿态

这项研究将促进动态驱动光学体系的开辟，并为制造用于通讯和信号路由的光断绝、单向传输等器件奠基了底子。

（蓝海星）