by FLEET
主要作者苏芮博士
学分:南洋理工大学 丢失粒子会带来积极、强大的效果
一项国际合作展示了一种由混合轻物质粒子的损耗产生的新型拓扑结构，引入了一种新的途径来诱导传统拓扑材料固有的高价值效应，这可能会彻底改变电子学
由新加坡南洋理工大学(NTU)和澳大利亚国立大学(ANU)领导的这项研究代表了半导体中非厄米拓扑不变量在支持激子极化子形成的强光-物质耦合g机制下的首次实验观察
失败并不总是失败 摩擦或电阻等损耗在自然界中普遍存在，但被视为对器件有害
例如，在电子学中，电阻会导致发热并限制计算效率
在光子系统中，光子很容易逃脱限制，限制了传输效率
澳大利亚国立大学的埃琳娜·奥斯特罗夫斯卡娅教授说:“然而，由于非埃尔米特物理学的进步，这种对损失的负面看法最近发生了显著变化，这表明损失会导致惊人的效应，而这在‘完美’的无损世界中是不可能的。”
非埃尔米特物理直接将损耗和/或增益纳入量子力学
利用量子力学和经典波物理之间的相似性，光子学的最新进展证明了对损耗的明智控制会导致反直觉的效果，例如尽管损耗增加但仍会开启的激光器、激射模式之间的鲁棒切换以及光的不可逆传播
对电子材料等量子凝聚态系统中非厄米效应的研究不太常见
无损(实值)和有损(左，实部分；右，虚部)情况
当添加特定类型的损失时，无损限制中的圆锥交点(绿点)会转换为一对异常点(粉红点)
学分:南洋理工大学 从损失中获得拓扑 损耗会导致非平凡的拓扑结构，将传统材料变成拓扑材料
拓扑电子材料使用拓扑不变量(例如
g
陈氏数)，一个量化电子波函数如何在动量空间中有效缠绕或旋转的数
具有相同拓扑不变量的材料具有相同的拓扑
如果两种具有相反拓扑结构的材料被合并，则在它们的界面处会出现坚固的效果，例如无耗散单向传输
沿着这种无耗散路径的导电，没有在传统材料中引起能量和热量耗散的散射，允许电流流动而几乎没有能量的浪费耗散
在这项研究中，研究小组将铅卤化物钙钛矿半导体中的激子(电子激发)与光子混合，产生激子极化子
“通常情况下，需要外来材料或复杂的材料工程来诱导拓扑行为
然而，在这项工作中，我们发现在基于铅卤化物钙钛矿的激子-极化子系统中，仅仅损耗的存在就导致它呈现出非平凡的拓扑结构
伊莱·埃斯特雷科(ANU)，该论文的主要作者之一 该团队仔细测量了系统中不同动量和偏振态的能量和线宽
能量和线宽对应于非埃尔米特物理语言中有损系统的复数能量的实部和虚部
两种偏振态在动量空间中产生两个不同的能带
根据这一分析，研究小组找到了两个复杂能带的实部和虚部重合的点
这些被称为例外点，在这个系统中它们成对出现
如果忽略线宽，这是不可能的，就像以前的作品中所做的那样
理论上预测的(左)和实验测量的(右)复带差(非厄米拓扑不变量)在例外点对周围的缠绕
学分:南洋理工大学 此外，研究小组发现，复杂的能量以确定的惯用手和相位围绕异常点旋转
事实上，相位完全按照理论预测的那样旋转——这个量是只在非厄米系统中出现的新拓扑不变量
“这是对凝聚物质系统动量空间中异常点相关的非厄米拓扑不变量的首次直接测量，”Dr
苏芮(南洋理工大学)，该研究的主要作者之一
此外，研究小组发现波函数和能带的缠绕是不同的，这证实了他们确实观察到了一种新的拓扑结构
这项工作为设计拓扑材料引入了一条新的途径，补充了传统的拓扑
损失不是避免损失，而是可以重新设计或有意引入，以在固有的非拓扑系统中引起拓扑效应
这有助于利用拓扑带来的强大效应，在有损系统中实现拓扑晶体管
此外，由于钙钛矿中的激子极化子可以表现出集体量子行为——玻色-爱因斯坦凝聚体，这项工作为研究凝聚体和超流体量子行为的非厄米拓扑效应铺平了道路
将焦点从参数扩展到动量空间 ANU小组以前曾使用极化子来观察被称为例外点的非厄米简并，并由于这些点而显示出极化子的手征流
然而，这些点是在参数空间中观察到的
这一次，异常点在动量空间中被证明，这可以直接影响粒子的传播，包括北极星超流
“在动量空间中创造这些特殊的点，为研究激子-极化子系统中拓扑和非厄米物理的综合效应铺平了道路，”博士说
伊莱·埃斯特雷科
“混合光-物质系统中非厄米拓扑不变量的直接测量”于2021年11月在科学进展发表
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
