利用超冷原子工程实现时间反演不变拓扑绝缘体

拓扑绝缘体是一大类非常规材料，其内部绝缘但边缘导电。这种边缘输运是拓扑保护的且无耗散。直到最近，所有已知的拓扑绝缘体（即量子霍尔态）都破坏了时间反演对称性。然而，量子自旋霍尔效应的发现证明了存在并非根植于时间反演破坏的新型拓扑态。在此，我们提出了一项实验，在原子芯片近场中，利用合成规范场在超冷原子气体中实现时间反演拓扑绝缘体。特别地，我们引入了一种可行的方案来工程化尖锐边界，其中“边缘态”被局域化。此外，这个多带系统具有一个大的参数空间，展现出拓扑绝缘相与普通绝缘相之间的多种量子相变。由于其前所未有的可控性，冷原子系统非常适合实现拓扑物态并推动拓扑量子计算的发展。