5 月 22 日消息，北京大學物理學院現代光學研究所 " 極端光學創新研究團隊 " 的王劍威研究員、胡小永教授、龔旗煌教授團隊與合作者近日提出并實現了一種基于大規模集成光學的完全可編程拓撲光子芯片。
研究人員通過在硅芯片上大規模集成可重構的光學微環腔陣列，首次實現了一種任意可編程的光學弗洛凱人造原子晶格，可獨立且精確調控每個人工原子及原子 - 原子間耦合（包括其隨機但可控的無序），進而在單一芯片上實現了包括動態拓撲相變、多晶格拓撲絕緣體、統計相關拓撲魯棒性、以及安德森拓撲絕緣體等一系列實驗研究。
該工作拓寬了拓撲光子學邊界，使其首次具備了強可重構與可編程性，為研究拓撲材料科學、發展拓撲光子技術提供了一種全新途徑。
相關研究成果今日（2024 年 5 月 22 日）以 " 可編程拓撲光子芯片 "（A programmable topological photonic chip）為題，發表于《自然?材料》（Nature Materials）期刊。
該拓撲芯片基于可重構的集成光學微環陣列，在 11mm × 7mm 的面積內單片集成了 2712 個元件，包括 96 個高品質因子微環陣列（品質因子均達到 105 以上）、300 個可任意獨立調控的光學相移器與干涉儀（消光比達到 50dB 以上）。
該芯片首次成功實現了完全可編程的光學人造原子晶格。通過調控該拓撲芯片，可以實現人造原子間躍遷強度、躍遷相位的任意獨立調控以及晶格勢壘的任意構造。
研究團隊對該拓撲芯片進行了快速實時的編程重構，實現了包括耦合強度和相位分別激發的弗洛凱拓撲絕緣體相變、統計性質相關的拓撲現象觀測（拓撲魯棒性和拓撲安德森相變的統計實驗證明）、以及實現多種不同晶格結構下的拓撲絕緣體（一維 SSH 拓撲絕緣體、一維非厄米弗洛凱晶體、以及二維方形和蜂窩狀晶格中的弗洛凱拓撲絕緣體）等不同功能。
