近日，我院陈刚教授人工微结构团队在拓扑缺陷态泵浦方面取得进展，相关成果表于物理类重要期刊《Physical Review A》上。论文第一作者为我院副研究员吴超华，陈刚教授为论文通讯作者，郑州大学物理学院为该论文的第一单位。

作为一类重要的拓扑系统，拓扑泵浦方案为实现远距离的两个端点之间的态输运提供了新的途径，这在集成量子信息中至关重要。然而，边界态的拓扑泵浦过程一般需要满足严格的绝热演化条件。在实际系统中由于损耗和无序的存在，这种泵浦方案限制了拓扑态的输运效率和速度。因此，实现一种更快更高效的拓扑泵浦方案来克服这一缺陷在量子态传输中是亟待解决的。

图1(a)一维波导阵列中实现缺陷的拓扑泵浦的示意图。(b)能谱随距离的变化。红线表示零能缺陷态。(c)基于耦合模理论模拟的态演化图。(d)左图：不同传输距离处的波导阵列输出端面显微照片。右图：实验观测的光场强度分布。

为此，文章通过引入一个完全可解的Fock光子晶格，实现缺陷态的拓扑泵浦。实验是基于动力学调制的耦合波导阵列，它是双模Jaynes-Cummings模型的Fock态晶格的经典模拟。在该方案中，光可以通过零能缺陷态的动态演化从左通道传输到右通道。对于较大的尺寸，这种泵浦也始终受到带隙的拓扑保护，从而实现比传统拓扑泵浦方案鲁棒的、更快的拓扑态传输。此外，通过设计缺陷态泵浦通道，实现了拓扑保护的分束器。

该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目的资助。

文章链接：https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.107.033501