Publikacja współautorstwa naukowca z PW w „Nature Physics”

Artykuł „Odpowiedź topologiczna wywołana wzmocnieniem poprzez dostosowane oddziaływania dalekiego zasięgu” dr inż. Paweł Jung z Wydziału Fizyki PW miał okazję przygotować dzięki współpracy z zespołem prof. Demetriosa Christodoulidesa z University of Central Florida (USA) i prof. Mercedeh Khajavikhan z University of Southern California (USA) w ramach grantu naukowego Ministerstwa Edukacji i Nauki „Mobilność Plus”. W pracy po raz pierwszy zaimplementowano w fotonice model Haldane’a z 1988 r.

Ostatnie badania teoretyczne wykazały, że w układach kwantowych mogą występować zjawiska fizyczne, które prowadzą do sprzecznych z intuicją efektów. Jednym z takich zjawisk jest obecność asymetrii w oddziaływaniach krótkiego i dalekiego zasięgu między elementami składowymi układu fizycznego. Efektem tego jest m.in. możliwość degeneracji Kramersa przy braku energii stanu układu o spinie 1/2.

W artykule pokazano, że asymetryczne zespolone oddziaływanie dalekozasięgowe pomiędzy atomami bez obecności zewnętrznego pola magnetycznego może być również realizowane w układach fotonicznych. W tym celu autorzy pracy wykonali specjalny układ falowodowy oparty na: studniach kwantowych wykonanych ze związków półprzewodnikowych InGaAsP, pierścieniowych rezonatorach optycznych i sprzęgaczach jednokierunkowych.

Geometria układu była wzorowana na modelu kryształu Haldane'a, którego topologia przypomina plastry miodu uporządkowane na planie trójkąta. Wywołanie wzmocnienia optycznego w układzie za pomocą lasera impulsowego umożliwiło wykazanie kwantowego efektu Halla bez zewnętrznego strumienia pola magnetycznego.

Przedstawione wyniki wskazują na możliwość realizacji szerokiej klasy układów z niezwykłymi zjawiskami w obszarze topologicznych faz materii. Ponadto otwierają nowe kierunki badań dotyczących roli wzmocnienia i nieliniowości w układach topologicznych w obecności szumu kwantowego.

Z artykułem można się zapoznać pod tym adresem (dostęp płatny).