原子与光子相互作用阵列中涌现的量子霍尔相
量子物理
2025-02-25 v1 介观与纳米尺度物理
斑图形成与孤子
光学
摘要
拓扑量子相是现代物理学诸多概念的基础。尽管电子的无序免疫拓扑边缘态通常需借助磁场，但磁场对光的直接效应非常微弱。因此，光子拓扑态的演示依赖于在特殊复杂结构或外部时变调制中人工构造的合成场。本文揭示，具有拓扑边缘态、谱朗道能级和 Hofstadter 蝴蝶的量子霍尔相可在一个简单量子系统中涌现，其中拓扑序仅由相互作用产生而无需任何精细调节。此类系统——由经典 Dicke 模型描述的两能级原子（量子比特）与光耦合的阵列——近期已在冷原子与超导量子比特实验中实现。我们相信，该发现将为量子物理、多体物理和非线性拓扑光子学等多个学科开辟新视野，并将为量子比特阵列与量子模拟器的实验提供重要参考。
引用
@article{arxiv.2003.08257,
title = {Quantum Hall phase emerging in an array of atoms interacting with photons},
author = {Alexander V. Poshakinskiy and Janet Zhong and Yongguan Ke and Nikita A. Olekhno and Chaohong Lee and Yuri S. Kivshar and Alexander N. Poddubny},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08257},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 4 figures + supplementary materials