近日，北京大學(xué)物理學(xué)院的現(xiàn)代光學(xué)研究所宣布研發(fā)出一款全新的可編程拓?fù)涔庾有酒?。這款芯片由王劍威研究員、胡小永教授、龔旗煌教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)與合作伙伴共同完成。

此項(xiàng)研究主要是在硅芯片上大規(guī)模集成可重構(gòu)的光學(xué)微環(huán)腔陣列，從而構(gòu)建了一種任意可編程的光學(xué)弗洛凱人造原子晶格。

研究團(tuán)隊(duì)能夠獨(dú)立且精確地控制每個(gè)人工原子及其原子-原子間的耦合，包括其隨機(jī)但可控的無(wú)序狀態(tài)。這使得他們?cè)趩蝹€(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)拓?fù)湎嘧?、多晶格拓?fù)浣^緣體、統(tǒng)計(jì)相關(guān)拓?fù)漪敯粜?、以及安德森拓?fù)浣^緣體等一系列實(shí)驗(yàn)研究。

這項(xiàng)研究突破了拓?fù)涔庾訉W(xué)的界限，首次實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的可重構(gòu)和可編程性，為拓?fù)洳牧峡茖W(xué)的研究和拓?fù)涔庾蛹夹g(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新道路。

相關(guān)研究成果已于2024年5月22日發(fā)表在《自然?材料》雜志上，論文題目為“可編程拓?fù)涔庾有酒薄?/p>

這款拓?fù)湫酒诳芍貥?gòu)的集成光學(xué)微環(huán)陣列，在11mm×7mm的面積內(nèi)單片集成了2712個(gè)元件，其中包括96個(gè)品質(zhì)因子超過(guò)105的微環(huán)陣列和300個(gè)消光比大于50dB的光學(xué)相移器與干涉儀。

該芯片首次成功實(shí)現(xiàn)了完全可編程的光學(xué)人造原子晶格。通過(guò)調(diào)整該芯片，研究團(tuán)隊(duì)能夠任意獨(dú)立地控制人造原子間的躍遷強(qiáng)度和躍遷相位，以及晶格勢(shì)壘的構(gòu)造。

研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)該芯片進(jìn)行了快速實(shí)時(shí)的編程重構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)了弗洛凱拓?fù)浣^緣體相變的激發(fā)、統(tǒng)計(jì)性質(zhì)相關(guān)的拓?fù)洮F(xiàn)象觀測(cè)（如拓?fù)漪敯粜院屯負(fù)浒驳律嘧兊慕y(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明），以及多種不同晶格結(jié)構(gòu)下的拓?fù)浣^緣體（如一維SSH拓?fù)浣^緣體、一維非厄米弗洛凱晶體、以及二維方形和蜂窩狀晶格中的弗洛凱拓?fù)浣^緣體）等功能。