近日，山西大學(xué)激光光譜研究所賈鎖堂教授、肖連團(tuán)教授、梅鋒教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊在拓?fù)湮飸B(tài)研究方面取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Dynamical Detection of Topological Spectral Density”于1月17日發(fā)表在Physical Review Letters。該工作由山西大學(xué)獨(dú)立完成，激光光譜研究所博士生張佳輝為論文第一作者，梅鋒教授為通訊作者，賈鎖堂教授和肖連團(tuán)教授提供了重要指導(dǎo)。

拓?fù)湮飸B(tài)是一種與拓?fù)鋵W(xué)相聯(lián)系的全新物態(tài)，對系統(tǒng)內(nèi)部漲落和外部擾動具有天然地拓?fù)浔Ｗo(hù)魯棒性，在材料科學(xué)、量子信息和量子精密測量領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價值。一個關(guān)鍵的科學(xué)問題是如何識別拓?fù)湮飸B(tài)材料。是否存在拓?fù)溥吔鐟B(tài)是識別拓?fù)湮飸B(tài)的主要方法。目前，國際上最新的進(jìn)展是通過探測局域態(tài)密度來識別是否存在拓?fù)溥吔鐟B(tài)。然而，拓?fù)渚钟驊B(tài)密度的探測仍然是一個難點(diǎn)問題，尤其是在周期性驅(qū)動非平衡拓?fù)潴w系中。

圖片:c89c07259f7241a38b7d3fdf895d22d5.png

圖1.(a-d) 原理示意圖:動力學(xué)探測平衡和非平衡拓?fù)渚钟驊B(tài)密度。(e-j)應(yīng)用示例：非平衡拓?fù)渚钟驊B(tài)密度識別能譜上無法區(qū)分的平庸和非平庸高階拓?fù)湮飸B(tài)。

研究團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)手征性量子動力學(xué)與Loschmidt回波存在一個簡潔而優(yōu)美的物理聯(lián)系，即t時刻Loschmidt幅度等于t/2時刻手征性中心。利用此物理聯(lián)系，研究團(tuán)隊進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，手征性量子動力學(xué)可以直接探測拓?fù)渚钟驊B(tài)密度。該方法功能強(qiáng)大，可以同時揭示拓?fù)溥吔鐟B(tài)的能譜和空間分布拓?fù)涮匦�。該方法也具有普適性，不僅可用于靜態(tài)平衡拓?fù)潴w系，也適用于周期性驅(qū)動非平衡拓?fù)潴w系。研究團(tuán)隊證明，非平衡拓?fù)渚钟驊B(tài)密度可直接探測和揭示非平衡拓?fù)湮飸B(tài)獨(dú)有的拓?fù)涮匦裕�包括周期性拓�(fù)錅?zhǔn)能譜和拓?fù)淠Ｊ�，為非平衡拓�(fù)涮綔y提供了新手段。

該研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、山西省“1331”工程重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金、量子光學(xué)與光量子器件國家重點(diǎn)實驗室以及省部共建極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.036603