用超冷原子探测纽结与霍普夫绝缘体

纽结和链环是迷人且复杂的拓扑对象。它们的影响范围从 DNA 和分子化学延伸到超流氦中的涡旋、液晶中的缺陷以及早期宇宙中的宇宙弦。在此，我们发现纽结结构也存在于一类特殊的三维拓扑绝缘体——霍普夫绝缘体中。特别地，我们证明了霍普夫绝缘体的动量空间自旋纹理以一种非平凡的方式扭曲，这意味着存在各种纽结和链环结构。我们进一步阐明，在冷原子中，可以通过标准飞行时间图像，将自旋取向在球极坐标下的原像轮廓作为探测手段，来探测这些纽结和非平凡自旋纹理。提取出的霍普夫不变量、纽结和链环被证实对典型的实验不完美性具有鲁棒性。我们的工作确立了霍普夫绝缘体中纽结结构的存在，这可能对自旋电子学和量子信息处理具有潜在应用。