Las respuestas electromagnéticas y gravitacionales de los niveles de Landau fotónicos

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• La óptica cuántica
• Materiales topológicos

Sus antecedentes:

• La topología es crucial en la física de la materia condensada, particularmente para los efectos cuánticos de Hall y los aislantes topológicos.
• Tradicionalmente, las propiedades topológicas se deducen de los invariantes masivos detectados a través de fenómenos de superficie.

Objetivo del estudio:

• Para medir directamente las invariantes topológicas de un material cuántico de Hall (niveles fotónicos de Landau en el espacio curvo) utilizando respuestas masivas.
• Explorar la relación entre las propiedades de volumen y superficie en sistemas topológicos a diferentes escalas de longitud.

Principales métodos:

• Las herramientas de óptica cuántica utilizadas con materia topológica sintética (resonadores ópticos retorcidos).
• Se han medido las respuestas electromagnéticas y gravitacionales locales a los invariantes topológicos de la sonda.
• Analizó el número de Chern como una bobina de fase espacial en un circulador de muchos puertos.
• El espín orbital medio cuantificado y la carga central quiral a través de la distribución de densidad de partículas y la acumulación de curvatura.

Principales resultados:

• Se midieron con éxito tres invariantes topológicos a través de respuestas locales a granel.
• Demostró que las invariantes topológicas convergen a valores globales en escalas de mayor longitud (varias longitudes magnéticas).
• Confirmado que las distinciones de volumen y borde son claras para muestras de más de aproximadamente una longitud magnética.

Conclusiones:

• La medición directa a granel de invariantes topológicos es factible en materia topológica sintética.
• Los hallazgos experimentales se alinean con las predicciones teóricas con respecto a la dependencia de escala de las propiedades topológicas.
• Este enfoque, combinado con las colisiones de fotones mediadas por Rydberg, promete una caracterización avanzada de fluidos de fotones topológicos.