拓扑奇点的动量空间到实空间普适映射
光学
2020-04-22 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
材料的拓扑性质，体现在量子霍尔效应和拓扑绝缘体等引人入胜的现象中，近年来吸引了跨学科的压倒性兴趣。例如，拓扑边缘态已在包括电磁波在内的多种系统中实现。通常，拓扑性质是在动量空间中借助陈数和Berry相等概念揭示的。在此，我们展示了从动量空间到实空间的类Dirac锥拓扑的普适映射。我们通过用拓扑荷为 l 的涡旋光束激发光子蜂窝（赝自旋-1/2）和Lieb（赝自旋-1）晶格中的锥来证实该映射，针对所选赝自旋态 s 进行最优对齐，从而直接观察到遵循 l 到 l+2s 规则的拓扑荷转换。该映射在赝自旋-轨道相互作用和非平凡Berry相下对所有初始激发条件给出了理论解释。令人惊讶的是，即便在总角动量不守恒的变形晶格中这种映射依然存在，揭示了其拓扑起源。该映射的普适性超越光子平台和二维晶格：三维Dirac-Weyl合成磁单极子发生等价的拓扑转换，其可在超冷原子气体中实现，并可能是电子束穿过磁单极子场时涡旋产生背后的机制。
引用
@article{arxiv.1908.05633,
title = {Universal momentum-to-real-space mapping of topological singularities},
author = {Xiuying Liu and Shiqi Xia and Ema Jajtić and Daohong Song and Denghui Li and Liqin Tang and Daniel Leykam and Jingjun Xu and Hrvoje Buljan and Zhigang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.05633},
year = {2020}
}