由光构成的 Laughlin 态的观测
量子气体
2020-07-01 v1 强关联电子
原子物理
量子物理
摘要
自然界中的许多丰富性源于相同的简单组分能够形成无穷无尽的有序态。虽然许多此类态完全由其对称性表征，但相互作用量子系统也能表现出拓扑序，后者由复杂的纠缠模式来表征。此类拓扑序的一个范式示例是 Laughlin 态，它使磁场中带电粒子的相互作用能量最小化，并构成分数量子霍尔效应的基础。为了增进对这些序的理解，在合成量子系统（如由超冷原子或光子组成的系统）中形成 Laughlin 态的广泛努力已经兴起。尽管有这些努力，电子气仍然是拓扑序出现的唯一物理系统。在此，我们展示了处于 Laughlin 态的光子对的首次观测。这些光子对产生于分数量子霍尔系统的光学模拟物，该模拟物结合了光子之间由 Rydberg 介导的强相互作用，以及通过扭曲光学谐振腔为光诱导的合成磁场。进入该系统的光子发生碰撞，形成与 Laughlin 态一致的角动量叠加态对。在实空间中表征这些光子对表明，光子相互避开，这是 Laughlin 态的标志。这项工作预示着量子多体光学新时代的到来，其中强相互作用和拓扑光子能够利用全新属性和独特探针来探索量子物质。
引用
@article{arxiv.1907.05872,
title = {Observation of Laughlin states made of light},
author = {Logan W. Clark and Nathan Schine and Claire Baum and Ningyuan Jia and Jonathan Simon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.05872},
year = {2020}
}