中国北京大学胡晓勇教授领导的研究人员对拓扑光子学很感兴趣。他们提出了一种跨学科的方法,通过实空间中的信息熵(IE)来研究拓扑系统。

信息熵能够识别真实空间中的拓扑光子相

拓扑光子学在基​​础物理和光子器件领域发挥着重要作用。 Kagome模型、Su-Schrieffer-Heeger (SSH)模型和其他拓扑模型被用作研究新颖物理现象的平台,并指导设计新颖的光子器件,例如拓扑保护激光器和鲁棒传输器件。

迄今为止,研究人员通常根据三个标准来判断光子晶体的拓扑状态:拓扑不变量,包括陈数、绕数和Z 2拓扑不变量;光子晶体能带的特征值分布或间隙;以及拓扑态的电场分布。

几乎所有以前的方法都依赖于动量空间中的能带结构。然而,分析动量空间中的拓扑性质通常很复杂,特别是在系统存在扰动的情况下。这些扰动甚至会导致拓扑系统的带隙闭合,给动量空间中的拓扑分析带来困难。

以Kagome模型作为理论计算实例,利用IE观察其拓扑边缘态(TES)的消失过程。 IE方法可用于分析TESs模式分布和拓扑相变。该方法还可以推广到SSH模型和山谷霍尔光子晶体。

该研究提供了一种基于信息论研究拓扑光子相的方法,并为利用跨学科的优势分析物理性质提供了机会。