山西大学激光光谱研究所

       课题组在非线性拓扑物理领域取得重要进展，相关成果发表在《Physical Review B》，论文题为“Dissipation-induced nonlinear topological gear switching''。课题组博士后曹序桢和西北大学李晓霖为共同第一作者，浙江师范大学梁兆新教授，西北大学赵立臣教授，和胡颖教授为共同通讯作者，计算机与信息技术学院白亮教授参与了该项工作。

    非线性相互作用能够实现线性系统中不可能存在的拓扑现象。一个典型范例是非线性Thouless泵浦，其中孤子的输运可以表现出拓扑量子化，即使能带占据是非均匀的。这种非线性量子化传统上要求系统具有时间周期性的哈密顿量以及静态非线性，并且与线性情形类似，其本质上与泵浦速度无关。与此不同，我们展示了一种耗散诱导的拓扑齿轮切换效应，其中量子化的孤子输运可以通过绝热泵浦速度本身来开启或关闭。这一现象在以往的保守非线性泵浦中不存在对应物，在线性非厄米泵浦中亦无先例。关键在于，此处的量子化不再需要时间周期性的非线性哈密顿量；它源于一种纯粹的非平衡机制，可由一个等效的保守模型来描述，该模型中的非线性随时间呈非周期性变化。值得注意的是，即使在这种非线性非周期驱动使得系统从线性区间被泵入非线性区间的情况下，量子化的非线性输运仍然可以被诱导出来。我们的结果为非平衡非线性拓扑物质开辟了一条新路径，其中拓扑效应可通过随时间变化的非线性进行动态重构，并在光子、原子或超导平台等体系中具有实验应用前景。