实现非常规拓扑量子相的弗洛凯调控方案

摘要

如何在人工量子系统中实现和探索各种新奇的拓扑相是量子模拟领域的一大重要课题.作为近期备受关注的强力实验手段之一,弗洛凯调控(Floquet engineering)技术已经在超冷原子、光子、超导比特和石墨烯等系统中得到了广泛应用[1].弗洛凯调控通过时间周期的外在驱动以达到操控系统性质的目的,且时间自由度的引入有可能实现静态系统所没有的量子物态,其中一个典型的例子便是反常弗洛凯拓扑相(anomalous Floquet topological phase)[2].它有别于一般拓扑相的显著特点是传统的体-边对应(bulk-boundary correspondence)不成立了,即边界态数目和弗洛凯体态的拓扑数之间不再直接地一一对应.近几年来很多理论和实验工作都在研究如何在量子系统中实现和表征这类新奇的拓扑相[2~4],但一直缺乏系统性的方案.最近,我们基于能带反转面(band-inversion surface,BIS)这一关键概念[5],提出了一套系统性实现、操控和探测弗洛凯拓扑相的量子调控方案,并预言了不同于传统拓扑分类的非常规弗洛凯拓扑相的存在[6].通过与实验团队合作,我们成功地在超冷原子平台上实验实现了该方案[7].