固态高次谐波中能带拓扑的量子光学特征

我们基于光子与物质自由度的弱关联展开，发展了固态系统高次谐波产生（HHG）的普适理论。与通过薛定谔方程处理光-物质动力学的标准 HHG 理论不同，我们的方法采用密度矩阵演化，自然地捕捉了场和物质的混合态特性——这对于描述复杂的固态能带结构至关重要。我们明确指出，发射场的性质由底层固体的量子统计和量子几何所支配。以单侧光学腔中的 Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型作为范式示例并考虑对偶区域，我们证明在拓扑相中，系统表现出比平庸相更强的 HHG 响应和更强的量子光特征。此外，我们证明腔-物质相互作用产生了压缩高谐波量子光，其性质直接由材料系统中的电流-电流涨落所印记。至关重要的是，所观测到的压缩不依赖于单独的四阶 Kerr 机制。在介观区域，真正的量子 Kerr 项在光-物质耦合强度中是高阶的且可忽略，而相关的非经典效应则由编码在材料复极化率中的电流-电流涨落所支配。这项工作建立了能带拓扑与光子统计之间的直接联系，为拓扑敏感的量子光产生和基于光子统计的固态系统光谱学开辟了新途径。