近日，全球顶尖物理学期刊Physical Review Letters推出2024年度精选集，从全年2000多篇论文中遴选出59篇最具重要性、趣味性与写作水准的高质量作品，其中有9篇论文的通讯作者来自中国科研机构。我校理论物理研究所陈君教授、激光光谱研究所张磊教授与香港科技大学陈子亭教授课题组的科研成果入选其中。

2024年5月，理论物理研究所陈君教授、激光光谱研究所张磊教授与香港科技大学陈子亭教授课题组提出并实验证实了一种新型的无序拓扑光子系统——拓扑光子合金。相关成果以“Topological photonic alloy”为题发表在国际物理顶级学术期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。论文同时作为Editors’Suggestion和Featured in Physics在Physical Review Letters网站重点推荐。Physics杂志邀请Physical Review Letters副主编Martin Rodriguez-Vega以“Recipe for a One-Way Waveguide”为题对工作进行了专题亮点报道。

该系统通过在非周期性二维光子晶体构型中随机混合非磁化钇铁石榴石柱和磁化钇铁石榴石柱来实现。通常认为有限大的光子晶体在被施加均匀的磁场情况下，也就是整体被破坏时间反演对称性时，才会出现拓扑保护的手性边缘态。但在光子合金系统中，即使在磁化柱浓度很低的情况下，即时间反演对称性只是被局部破坏时，光子合金也能产生具有拓扑保护的手性边缘态。更重要的是，随着系统尺寸增大，拓扑转变阈值浓度降低并趋于零。这充分展现出合金的优势，只需少量磁性掺杂来破坏局部的时间反演对称性，就可以实现拓扑转变，出现手性边缘态。该工作为深入研究无序系统的拓扑性质提供了一个新的平台，为更高效的制造拓扑光子系统提供了新方法。此外，其局域时间反演对称破缺诱导拓扑相变的物理思想可以应用到其他经典波系统。

论文链接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.223802

Physics Magazine Viewpoint链接：https://physics.aps.org/articles/v17/s60

Physical Review Letters 2024年度精选集 | 中国通讯作者研究成果链接：https://mp.weixin.qq.com/s/d3n8QFvieS6cahcLxA1wDg

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