长程相互作用诱导的光子高阶拓扑态

拓扑相的发现最近引发了凝聚态物理学的范式转变，并促进了工程光子学和声学超材料的突破。拓扑绝缘体能够产生电子、光子和声学模式，这些模式展现出的波传播对无序具有鲁棒性，不受制造精度或运行环境引起的不可预测缺陷的影响，这被称为拓扑保护。虽然受保护态的维度最初受限于比宿主拓扑绝缘体材料低一个维度，但最近发现的高阶拓扑绝缘体（HOTI）通过提供更广维度范围内的拓扑保护，提供了克服这一维度限制的潜力。在此，我们展示了具有比宿主系统低两个维度的拓扑态的二维光子高阶拓扑绝缘体（PHOTI）。我们考虑了一种具有扭曲Kagome晶格几何结构的光子超晶体，该结构展现出拓扑体极化，导致了一维拓扑边缘态和局限在结构角落的零维高阶态的出现。有趣的是，除了由最近邻相互作用产生并受广义手性对称性保护的角态之外，我们还发现并利用了一类由长程相互作用维持的新型拓扑角态，这种长程相互作用存在于基于波的系统（如光子学）中。我们的发现表明，光子高阶拓扑绝缘体相比其凝聚态对应物拥有更丰富的物理内涵，为设计具有独特拓扑鲁棒性的新型电磁态提供了机会。