シリコンフォトニクスでのトポロジカルエッジ状態の画像化

トポロジカルな特徴は、局所的には認識できない大域的な性質であり、液晶から磁性体や分数量子ホール系までさまざまな系で現れる。物理学におけるトポロジーの役割をより深く理解することから、新たな種類の物質であるトポロジカル秩序系が発見された。トポロジカル秩序系の最もよく知られた例は量子ホール効果である。量子ホール効果では、局所的な性質に影響されないことが、欠陥や乱れに影響されないエッジ状態のコンダクタンスとして現れる。トポロジカル秩序を作り出す現在の研究は、主に量子ホール系に類似した系に集中していて、そこでは必要な磁場が非磁性系に擬似的に作り出される。今回我々は、線形シリコンフォトニクスを使い、擬似的な「光子にとっての磁場」を室温で実現した。我々は、二次元系において光のトポロジカルエッジ状態を初めて観察し、固有の乱れや導入された乱れに対してそれらのエッジ状態がロバストであることを示した。今回の実験は、相互作用していない系でも多体系でも、フォトニクスを使ってトポロジカル秩序を実現できることを実証している。