光子量子行走中拓扑结构的观测

具有非平凡拓扑序的物质相被预测会表现出多种奇异现象，例如一维系统中存在鲁棒的局域束缚态，以及二维系统中存在边缘态，后者预计会表现出自旋螺旋性、对背散射的免疫性以及弱反局域化。在本文中，我们报告了通过在光子离散时间量子行走中受控实施两次连续的非对易旋转而产生的拓扑结构的实验观测。第二次旋转在系统中引入了类谷狄拉克点，从而能够产生非平凡的拓扑图样。通过选择特定的旋转值，可以相干地驱动系统在不同拓扑不变量表征的拓扑扇区之间切换。我们探测了完整的拓扑景观，展示了位于拓扑边界处的局域束缚态的出现，以及极度局域化或非局域化的非高斯量子态的存在。我们的结果为基于谷电子学的研究以及拓扑机制在鲁棒光学器件工程中的应用铺平了道路。