基于光子芯片上单光子动力学对拓扑的直接观测

拓扑在物理学的许多分支中显现，深化了我们对物质状态的理解。由于人工光子结构可以被精心设计与构建以支持拓扑态，尤其是利用光子芯片实现这些态的大规模方案颇具前景，拓扑光子学近来已成为一个迅速发展的领域。同时，由于霍尔电导不适用于光子，直接测量光子的整数拓扑不变量与拓扑相变仍是一个悬而未决的问题。在此，我们通过在芯片上利用体态光子动力学，直接观测了拓扑缠绕数。此外，我们首次通过实验借助单光子动力学观测到拓扑相变点。集成拓扑结构、单光子 regime 下的直接测量以及对无序的强鲁棒性，为“量子拓扑光子学”的工具箱增添了关键要素，并可能实现大规模拓扑保护的量子信息处理。