动态定位转换和贝里曲率诱导传输的突破性进展
发布时间：2023-05-10 08:00:00 阅读数： 76
a, 由变形的电介质微腔组成的光子晶体的概念图。 b, 在固定的腔体变形ε=0.05的情况下，能量带作为晶体动量（k_x,k_y）的函数，包括四分频带接触（QBT）。交叉点(X)i和ii分别表示(k_x,k_y)=(π,0)的单元格中的偶数奇数模式(ψ_E)和奇数奇数模式(ψ_O)。右边的示意图显示了在原始的C₄对称边界中，QBT的对称散射光。 c 在C₄突破边界中，由瘢痕状态引起的动量空间的非零贝里曲率分布。C₄断裂边界扰动将单个QBT分割成一对狄拉克锥。随后，C₂断裂边界扰动将狄拉克锥拉开，并诱发出贝里曲率偶极子。贝里曲率偶极子诱发了取决于入射动量kinc的倾斜散射，如右图示意的那样。资料来源：Chang-Hwan Yi, Hee Chul Park, and Moon Jip Park。
光在光学微腔内的移动方式为探索经典和量子物理学之间的联系提供了一个令人兴奋的机会。这一研究领域被称为量子混沌，它有可能催生许多新技术，在这两个基本物理学分支之间架起桥梁。
但更吸引人的是，我们在微腔中观察到的奇怪和不可预测的行为，与我们在许多其他混沌物理系统中看到的相当相似，如原子、量子点，甚至大的粒子群。研究微腔的拓扑特性可以让我们对不同混沌系统的行为有宝贵的了解，帮助我们更好地理解我们生活的宇宙。
在《光》杂志上发表的一篇新论文中： 科学与应用》上发表的一篇新论文中，由大韩民国基础科学研究所（IBS）复杂系统理论物理中心的Chang-Hwan Yi博士、大韩民国釜庆国立大学（PKNU）物理系的Hee Chul Park教授和大韩民国汉阳大学（HYU）物理系的Moon Jip Park教授领导的科学家团队在波混沌研究领域取得了一项重大突破。他们最近的研究揭开了一个研究周期性腔体阵列中动态定位转换的新平台。研究小组探索了变形光学微腔与周期性空腔阵列中的结晶动量耦合的波混沌，即疤痕动量锁定。
通过控制结晶动量，他们观察到了动态的定位转换，并发现布洛赫动量可以替代边界形状变形的作用。该小组还提出了实现贝里曲率诱导的传输现象的可能性，该现象利用了混沌状态的固有波特性。贝里曲率诱导输运的瑞利和米氏制度之间的交叉，可以开拓出波浪混沌中波粒对应的新方面。
最近在研究波浪混沌现象方面的突破，为操纵周期性结构中的光波行为提供了宝贵的工具。Chang-Hwan Yi博士指出："我们的工作为研究波浪混沌现象提供了一个新途径，并为该领域的发现提供了可能性"。
由于在量子信息和通信方面的潜在影响，以及新的光电设备的发展，这一突破可能为未来的技术进步提供了途径。此外，这项研究可能会导致对晶体动量诱导的动态隧道的进一步探索，扩大我们对波浪混沌现象的理解。
随着世界对新技术的持续依赖，像这样的基础研究突破为科学和工程领域的新可能性提供了一线希望。国际商学院、北京师范大学和西安交通大学之间的合作为探索波浪混沌现象和光波的特性提供了一个有希望的平台。
参考资料：Chang-Hwan Yi et al, Bloch theorem dictated wave chaos in microcavity crystals, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01156-9
