极化激元凝聚体的多电荷涡旋态

量子化涡旋的存在是玻色-爱因斯坦凝聚体的关键特征。在平衡凝聚体中，由于多电荷缺陷的动力学不稳定性，除非有强外部旋转支撑，仅单位拓扑电荷的量子涡旋是稳定的。出于对这些基本拓扑激发物理的极大基础兴趣，人们已投入大量工作以理解迫使其稳定的方法。在此我们表明，在环形几何中泵浦的激子-极化激元准粒子的光子玻色-爱因斯坦凝聚体中，系统固有的恒定粒子流不仅自然稳定了多电荷涡旋态，而且此类态确实可在凝聚体形成过程中通过动力学对称性破缺机制自发形成。我们阐明了这些新颖态的性质，特别发现它们以声学方式辐射，该过程类似于双黑洞引力波的发射。最后，我们表明这些光子流体的涡度受到量子开尔文-亥姆霍兹不稳定性的根本限制，从而受限于凝聚体半径与泵浦强度。这代表了这一在流体动力学中极为基础的失稳现象在量子光子流体中的首次报道。