利用结构激光人工合成固态晶体结构

来自英国的斯科尔特和南安普顿的混合光子实验的研究人员，联合兰卡斯特大学( Lancaster University (U.K.))的研究工作者，在最近发布了一项新的光学技术，仅仅使用激光人工合成了具有腔极性的固态晶体结构。

利用激光合成人造固态晶体结构的实验装置示意图

结果证明可以实现现场可编程极化电路 和新的方法来实现光导和强约束 的相干光源。这一创新成果以论文题目“Synthetic band-structure engineering in polariton crystals with non-Hermitian topological phases”发表在近期发表的期刊《 Nature Communications》

创造量子颗粒的人造晶格可以允许研究人员在自然界中制造出一种原本不存在的环境下的物理现象来进行研究。通过这一设计，然而，一个面临的挑战就是柔性的限制。材料需要能够利用反向工程实现任务的要求，并且冷原子的光学晶格技术可以制造出任意的晶格形状。

项目研究人员发展了一种新的办法来创造任一形状和可编程的人造晶格，这一方法真是仅仅使用结构激光就得以实现。可编程则意味着腔极性系统 可以从一个晶格结构变化成另外一个晶格结构，而在变换的时候不需要使用昂贵的新的系统来进行切换。

结构激光 structured laser light

当激光轰击半导体量子墙的时候，它就会激发出电子和空穴，同时激光出两种有名的束缚态。当量子墙位于两个镜子之间的时候，形成光子的陷阱(或空穴)，一些激发的粒子变成穿着光子衣服的实体，形成异国情调的半光、半物质准粒子 ，以上两种都属于著名的激子极化或腔极化。

激子极化会发生相互作用和经常性的来回弹跳 。然而，他们也会反弹跳离开正常的电子，并且在背景激发。研究人员表明通过在以几何结构的方式应用激光，激子极化开始遵循激光的形式进行弹跳形成 激发电子、孔洞。换言之，激子极化开始经受一个在激光“打印”的条件下形成综合性的潜在景观(实体)。

激光激发生成的潜在景观，只能被激子极化所感知，而不是腔体内 的光子，将系统从光子晶体中来区分开来。通过增加激光传输对称性的模式，研究人员制造了固态系统的基本形态，通过固态材料中的电子的激子极化形成的晶体能带。

这一结果为研究耗散多体量子物理 在晶格环境下的性能不能在正常的厄米量子系统 中进行制造开辟了新的可能。

实验采用激光进行极化固化形成圆圈固态晶体的过程

这以研究成果是非厄米拓扑物理 的发展的激动人心的新领域。制造的能带只需要调整激光的模式就可以轻松实现，从而可以在一种无创伤性的方法下进入人造晶格的量子物理系统中。

这一结果在很多领域都有用处，包括光通讯、信息处理、用于生物医学的高灵敏度的探头和拓扑保护激光。