手性流:扭曲激子-极化子凝聚在特殊点| ARC未来低能电子技术卓越中心

实验观察到(上)激子-偏振子凝聚态的概率密度分布和(下)偶极模(a,b,c,d)和涡态(e,f)的干涉图样。

澳大利亚国立大学利用异常点解决了激子-极化子物理中的突出问题

模式在EP处的手性为激子-极化子物理学开辟了未来的研究方向

澳大利亚国立大学的研究人员最近证明了一种产生轨道角动量态(漩涡)的新方法，该方法由一个例外点确保拓扑电荷。

澳大利亚国立大学最近的研究解决了激子-极化子物理学中的一个突出问题，并在该领域开辟了令人兴奋的未来研究方向。

前ANU博士后研究员Tingge Gao和FLEET研究人员Guangyao Li, Eli Estrecho和Elena Ostrovskaya与ANU和国际合作者的工作，导致了在参数空间中被称为“异常点”(EP)的特殊点上观测到激子-极化波函数。

EP表现出固有的手性或“手性”，研究人员利用它在激子-极化子量子流体中稳健地产生涡。

当增益和损失共振在系统中重合导致相应的波函数合并时，就会出现异常点。

顾名思义，EP具有违反直觉的行为，是光学、微波、等离子体、声学和光力学等经典系统最近密集研究的焦点。

由于EP的非平凡拓扑，波函数的合并导致定义良好的“手性”(手性)。

然而，这种手性此前从未在任何量子系统中得到证实。澳大利亚国立大学的研究首次证明了凝聚态激子-极化激子宏观量子系统在EP处存在这样的手性态。

激子极化子:由光子(光)和激子(束缚电子-空穴对)组成的混合粒子

激子-极化激子是部分物质和部分光的混合粒子，在半导体微腔内通过强耦合结合在一起，在那里它们可以形成玻色-爱因斯坦凝聚。

重要的是，激子-极化激元中存在着EPs及其相关的拓扑相证明了被澳大利亚国立大学研究小组于2015年发现。这一结果为激子-极化激子的“非厄米”量子物理的进一步研究铺平了道路，这可能会揭示基于极化激子的器件的新工作原理。

在澳大利亚国立大学的偏振子- bec实验室，研究人员通过仔细调整由光诱导的谐振腔的形状，在激子-偏振子量子流体中产生了具有固定手性(手性)的涡旋流。

以前的工作来自同一组已经展示了涡旋的产生，利用潜在景观的手性形状。

在这项新工作中，手性来自于EP的拓扑结构，而不是光诱导势。

这是通过驱动两个对应于非手性偶极子(双叶)模式的共振来实现的。在EP附近，这些模式的干涉导致手性态，即涡旋流。

这项工作展示了一种产生轨道角动量态的新方法，该方法具有受EP的非平凡拓扑保护的拓扑电荷。

这项研究由澳大利亚国立大学前博士后研究员高廷阁领导。

模在EP处的手性是有增益和损失系统(称为非厄米系统)的基本性质，以前在经典波中(特别是在微波和光学系统中)已经证明过。澳大利亚国立大学的工作标志着在量子系统中首次观测到这种现象。

这项工作为激子-极化子物理学开辟了一个令人兴奋的未来研究方向:在量子系统中利用EPs的非平凡性质可能会导致更有趣的进展，例如增强传感而且拓扑切换，到目前为止，这只在经典系统中得到了证明。

此外，这项工作鼓励了未来非厄米物理的实验研究，包括EP聚类和宏观量子系统中高阶EP的创建。

这项研究激子-极化子量子流体异常点处的手性模发表于物理评论快报2018年2月。

这项工作得到了:澳大利亚研究理事会(弧),教育部(新加坡)，美国陆军研究办公室以及俄罗斯教育和科学部。作者感谢与Konstantin Bliokh (ANU和RIKEN)的讨论。

左起:高廷阁，李光耀，Eliezer Estrecho, Elena Ostrovskaya, Andrew Truscott

在FLEET，激子-极化子凝聚是由中心的研究人员研究的研究主题2，激子超流体他的目标是实现一种表现为超流体的集体量子态，因为它的粒子在运动时没有阻力。

这项研究是该中心开发新一代超低能耗电子产品使命的一部分。

FLEET是澳大利亚研究委员会资助的研究中心，汇集了100多名澳大利亚和国际专家，开发新一代超低能耗电子产品。