全布洛赫光束与超快拉比旋转涡旋

强耦合量子场，如多组分原子凝聚体、光场与极化激元，是耦合振子简单动力学与量子流体复杂现象学相遇的卓越系统。当组分间耦合相干时，不仅粒子数，而且映射线动量与角动量的相位纹理也可被交换。在此，我们在激子-极化激元系统上实现了所谓全布洛赫光束：一种上、下极化激元所有叠加——关联希尔伯特空间的所有量子态——同时在物理空间不同点呈现、并依拉比振荡动力学随时间演化的构型。结果，腔发射的光展现出螺旋涡旋的特殊动力学，其具有振荡的线动量与角动量，并呈现核的超快运动，以惊人加速度达到任意速度。该显著涡旋运动被证明源于全波函数在布洛赫球上的拉比旋转与观测所在实空间中阿波罗尼斯圆之间的同胚映射对轨迹的扭曲。此类全布洛赫光束在拓扑性质或量子力学诠释等基本层面提供新前景，其产生的拉比旋转涡旋应带来如超快光镊等有趣应用。