大规模手性量子行走中绕数的测量

我们报道了在幺正手性量子行走中绕数的实验测量。从根本上说，离散时间量子行走中的自旋轨道耦合是通过基于时分复用方案的共线切割双折射晶体实现的。我们的协议紧凑且避免了额外损耗，使其适用于大规模实现真正的单光子量子行走。通过采用预告单光子作为行走者，并借助高时间分辨率的单光子探测技术，我们实现了保真度高达 0.948$\pm$0.007 的 50 步 Hadamard 离散时间量子行走。特别地，我们可以通过各格点的局部层析重构从单一晶格点开始行走的行走者的完整波函数。通过傅里叶变换，可获得准动量空间中的波函数。利用此能力，我们提出并报道了一种重构准动量空间中系统哈密顿量本征矢的方法，并在手性对称存在下直接读出不同拓扑相（平庸与非平庸）中的绕数。通过引入不等价时间帧，我们展示了周期驱动系统中的整个拓扑相也可由两个不同绕数表征。我们的方法也可推广至高绕数情形。