2Dフォトニックシステムにおけるトポロジカル不変量の測定

トポロジカル物理学の顕著な特徴は、系の境界において一方向に伝搬するカイラルモードが存在することである。エッジモードのカイラリティーは、バルクのトポロジカル特性によるものである。例えば、非相互作用量子ホールモデルでは、トポロジカル的に異なる2つのバルクバンドの間の中間準位として、エッジモードが現れる。バルク–境界対応によって、カイラルエッジモードの数（巻き数と呼ばれるトポロジカル不変量）はチャーン数（バルクのトポロジカル不変量）で完全に決まる。今回我々は、2Dフォトニック系の巻き数を初めて測定した。我々は、エッジで単位フラックス量子を挿入することによって、巻き数だけエッジスペクトル共鳴がシフトすることを示す。今回の実験は、微視的詳細に依存せずにトポロジカル不変量を明確に測定する新しい手法をもたらすものであり、この実験を拡張すれば、強相関トポロジカル秩序を探ることができる可能性がある。