近日，北京大學物理學院的現代光學研究所宣布研發出一款全新的可編程拓撲光子芯片。這款芯片由王劍威研究員、胡小永教授、龔旗煌教授領導的團隊與合作伙伴共同完成。

此項研究主要是在硅芯片上大規模集成可重構的光學微環腔陣列，從而構建了一種任意可編程的光學弗洛凱人造原子晶格。

研究團隊能夠獨立且精確地控制每個人工原子及其原子-原子間的耦合，包括其隨機但可控的無序狀態。這使得他們在單個芯片上實現了動態拓撲相變、多晶格拓撲絕緣體、統計相關拓撲魯棒性、以及安德森拓撲絕緣體等一系列實驗研究。

這項研究突破了拓撲光子學的界限，首次實現了強大的可重構和可編程性，為拓撲材料科學的研究和拓撲光子技術的發展開辟了新道路。

相關研究成果已于2024年5月22日發表在《自然?材料》雜志上，論文題目為“可編程拓撲光子芯片”。

這款拓撲芯片基于可重構的集成光學微環陣列，在11mm×7mm的面積內單片集成了2712個元件，其中包括96個品質因子超過105的微環陣列和300個消光比大于50dB的光學相移器與干涉儀。

該芯片首次成功實現了完全可編程的光學人造原子晶格。通過調整該芯片，研究團隊能夠任意獨立地控制人造原子間的躍遷強度和躍遷相位，以及晶格勢壘的構造。

研究團隊還對該芯片進行了快速實時的編程重構，成功實現了弗洛凱拓撲絕緣體相變的激發、統計性質相關的拓撲現象觀測（如拓撲魯棒性和拓撲安德森相變的統計實驗證明），以及多種不同晶格結構下的拓撲絕緣體（如一維SSH拓撲絕緣體、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撲絕緣體）等功能。