中國科學院院士、中國科學技術(shù)大學教授郭光燦團隊在單個微腔內(nèi)構(gòu)建人工規(guī)范場研究方面取得進展。該團隊中，教授董春華研究組首次利用回音壁模式微腔中多模相互作用，通過幾何相位控制實現(xiàn)了人工合成規(guī)范場，包括合成磁場和合成電場。相關研究成果發(fā)表在Physics Review Letters上。 +ase>'<N#  
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當帶電粒子經(jīng)過一個回路，通過的磁通量產(chǎn)生一個相位差，該相位差可用來研究凝聚態(tài)物理里的拓撲現(xiàn)象，如拓撲相位，拓撲保護量子態(tài)等。對于非帶電粒子或者玻色子，類似地，可以通過構(gòu)建一個幾何相位，即構(gòu)建哈密頓量，使非帶電粒子和玻色子獲得一個路徑相關的相位，實現(xiàn)合成磁場。合成磁場可以為量子多體物理的模擬計算提供更高的精度和對玻色子更好的控制。此外，合成磁場可以在多個體系里實現(xiàn)，如超冷原子、光子、聲子以及其他玻色準粒子。 \#bi
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以往研究均通過多個微腔體系來構(gòu)建幾何相位實現(xiàn)人工規(guī)范場，而該團隊首次利用單個微腔，通過微腔支持多模相互作用的特點，實現(xiàn)了合成規(guī)范場。利用光纖錐同時向微腔注入順時針和逆時針的驅(qū)動光，可以實現(xiàn)光子與聲子相干耦合且耦合相位完全可控�？蒲腥藛T通過實驗證明，光子在多個模式間耦合輸運會獲得與路徑相關的相位差，從而實現(xiàn)了光子的等效合成磁場；進一步發(fā)揮微腔光場調(diào)控的優(yōu)勢，也實現(xiàn)了時變的規(guī)范相位，從而首次在單個微腔中實現(xiàn)光子的合成電場。由于微腔里可以實現(xiàn)比較強的相干光機械耦合相互作用，以及相干的非線性光學效應，實驗結(jié)果也預示了合成磁場可以在可控的情況下拓展到更高維度，而這在現(xiàn)實的晶格里還未實現(xiàn)；此外，本實驗中的合成規(guī)范場有望用于研究光子的拓撲性質(zhì)，實現(xiàn)手性邊緣態(tài)和拓撲保護。 )r
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中國科大博士研究生陳元、張延磊、沈鎮(zhèn)為論文共同第一作者，董春華、特任副研究員鄒長鈴為論文通訊作者。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、中科院、國家自然科學基金委員會、量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。 9+(6/<  
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論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.123603