光子Floquet拓扑绝缘体

拓扑绝缘体是一种全新的物质相，具有引人注目的特性：电子传导仅发生在表面，而非体内部，并且这种传导是拓扑保护的。拓扑保护，即电子波完全不受无序散射，可能是这种材料最迷人且技术上最重要的方面：它提供了仅超导体才具有的鲁棒性。然而，与需要低温或磁场的超导性和量子霍尔效应不同，拓扑绝缘体对无序的免疫性发生在室温且无需任何外部磁场。因此，拓扑保护被预测在容错量子计算和自旋电子学中有广泛应用。最近，大量理论工作致力于将该概念引入光子学领域：在光频实现光的拓扑保护。除了涉及的有趣新物理外，光子拓扑绝缘体有望应用于光隔离和鲁棒光子传输。在这里，我们从理论上提出并实验演示了第一个光子拓扑绝缘体：一个在晶格边缘表现出拓扑保护传输的光子晶格，无需任何外部场。该系统由一组螺旋波导组成，它们之间具有倏逝耦合，并排列成类似石墨烯的蜂窝晶格。波导的手性导致了无散射、单向的边缘态，这些边缘态在拓扑上受到保护免受散射。