孤子的量子化分数 Thouless 泵浦
光学
2023-01-13 v1 斑图形成与孤子
摘要
在许多情形下，粒子间的相互作用会产生涌现的、或许出乎意料的物理现象。一个例子是分数量子霍尔效应，其中电子间的相互作用导致分数量子化的霍尔电导。在光子系统中，环境介质的非线性响应起到介导光子间相互作用的作用；在平均场极限下，这些动力学由非线性薛定谔方程(亦称 Gross-Pitaevskii 方程)描述。最近，研究表明在弱非线性下，非线性 Thouless 泵浦(陈绝缘体的降维实现)中的孤子运动可被量子化为该孤子所分叉能带的陈数。在此，我们通过耦合光波导阵列从理论上和实验上证明，足够强的非线性会分数量子化孤子的运动。具体而言，我们发现孤子在 Thouless 泵浦的多个周期后回到自身——但位移了整数个单位晶格——从而产生描述孤子运动的丰富分数平台结构。我们的结果展示了非平凡拓扑系统在相互作用存在下行为的一个或许令人惊讶的例子。
引用
@article{arxiv.2201.08258,
title = {Quantized Fractional Thouless Pumping of Solitons},
author = {Marius Jürgensen and Sebabrata Mukherjee and Christina Jörg and Mikael C. Rechtsman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.08258},
year = {2023}
}