极化激元流体作为定制弯曲时空上的量子场论模拟器

弯曲时空中的量子场展现出诸如黑洞霍金辐射等丰富效应。黑洞中的量子场论只能进行理论研究，但可在受控的实验室实验中检验。实验中，从亚声速到超声速流动的流体为声学场创造了有效的弯曲时空，并在流体速度等于声速处形成视界。在此类系统中检验霍金效应等预言的挑战在于对时空曲率的调控以及对其中场谱的获取。本文中，我们在光极化激元量子流体中创建定制的稳态有效弯曲时空，其中可产生无质量或有质量激发，具有平滑与陡峭视界以及各种超声速流体速度。利用近期发展的谱学方法，我们测量了这些时空上集体激发的谱，关键地观测到超声速区域的负能模式，这标志着视界的形成。对视界曲率的调控及两侧谱的获取展示了光量子流体用于研究弯曲时空场论的潜力，并讨论了在视界或有效奇异致密天体构型中研究辐射与谱不稳定性的可能性。