近日，山西大學(xué)激光光譜研究所賈鎖堂教授、肖連團教授、梅鋒教授帶領(lǐng)的團隊在拓撲物態(tài)研究方面取得了重要進展。相關(guān)研究成果“Dynamical Detection of Topological Spectral Density”于1月17日發(fā)表在Physical Review Letters。該工作由山西大學(xué)獨立完成，激光光譜研究所博士生張佳輝為論文第一作者，梅鋒教授為通訊作者，賈鎖堂教授和肖連團教授提供了重要指導(dǎo)。

拓撲物態(tài)是一種與拓撲學(xué)相聯(lián)系的全新物態(tài)，對系統(tǒng)內(nèi)部漲落和外部擾動具有天然地拓撲保護魯棒性，在材料科學(xué)、量子信息和量子精密測量領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用價值。一個關(guān)鍵的科學(xué)問題是如何識別拓撲物態(tài)材料。是否存在拓撲邊界態(tài)是識別拓撲物態(tài)的主要方法。目前，國際上最新的進展是通過探測局域態(tài)密度來識別是否存在拓撲邊界態(tài)。然而，拓撲局域態(tài)密度的探測仍然是一個難點問題，尤其是在周期性驅(qū)動非平衡拓撲體系中。

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圖1.(a-d) 原理示意圖:動力學(xué)探測平衡和非平衡拓撲局域態(tài)密度。(e-j)應(yīng)用示例：非平衡拓撲局域態(tài)密度識別能譜上無法區(qū)分的平庸和非平庸高階拓撲物態(tài)。

研究團隊首次發(fā)現(xiàn)手征性量子動力學(xué)與Loschmidt回波存在一個簡潔而優(yōu)美的物理聯(lián)系，即t時刻Loschmidt幅度等于t/2時刻手征性中心。利用此物理聯(lián)系，研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，手征性量子動力學(xué)可以直接探測拓撲局域態(tài)密度。該方法功能強大，可以同時揭示拓撲邊界態(tài)的能譜和空間分布拓撲特性。該方法也具有普適性，不僅可用于靜態(tài)平衡拓撲體系，也適用于周期性驅(qū)動非平衡拓撲體系。研究團隊證明，非平衡拓撲局域態(tài)密度可直接探測和揭示非平衡拓撲物態(tài)獨有的拓撲特性，包括周期性拓撲準能譜和拓撲模式，為非平衡拓撲探測提供了新手段。

該研究得到科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、山西省“1331”工程重點學(xué)科建設(shè)基金、量子光學(xué)與光量子器件國家重點實驗室以及省部共建極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.036603