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近日消息，北大物理学院“极端光学”团队突破性进展，成功研发集成光学领域全新成果——全能型可编程拓扑光子芯片技术。
该团队在王剑威研究员、胡小永教授与龚旗煌教授的带领下，携手多方合作伙伴，依托先进的大规模集成光学平台，实现了对光子芯片拓扑结构的全面编程与控制，为光信息处理技术开辟了前所未有的新维度。
研究人员通过在硅芯片上大规模集成可重构的光学微环腔阵列，首次实现了一种任意可编程的光学弗洛凯人造原子晶格，可独立且精确调控每个人工原子及原子-原子间耦合（包括其随机但可控的无序），进而在单一芯片上实现了包括动态拓扑相变、多晶格拓扑绝缘体、统计相关拓扑鲁棒性、以及安德森拓扑绝缘体等一系列实验研究。
该工作拓宽了拓扑光子学边界，使其首次具备了强可重构与可编程性，为研究拓扑材料科学、发展拓扑光子技术提供了一种全新途径。
相关研究成果（2024 年 5 月 22 日）以“可编程拓扑光子芯片”（A programmable topological photonic chip）为题，发表于《自然・材料》（Nature Materials）期刊。
该拓扑芯片基于可重构的集成光学微环阵列，在 11mm×7mm 的面积内单片集成了 2712 个元件，包括 96 个高品质因子微环阵列（品质因子均达到 105 以上）、300 个可任意独立调控的光学相移器与干涉仪（消光比达到 50dB 以上）。
该芯片首次成功实现了完全可编程的光学人造原子晶格。通过调控该拓扑芯片，可以实现人造原子间跃迁强度、跃迁相位的任意独立调控以及晶格势垒的任意构造。
研究团队对该拓扑芯片进行了快速实时的编程重构，实现了包括耦合强度和相位分别激发的弗洛凯拓扑绝缘体相变、统计性质相关的拓扑现象观测（拓扑鲁棒性和拓扑安德森相变的统计实验证明）、以及实现多种不同晶格结构下的拓扑绝缘体（一维 SSH 拓扑绝缘体、一维非厄米弗洛凯晶体、以及二维方形和蜂窝状晶格中的弗洛凯拓扑绝缘体）等不同功能。
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