《Nature》发表南大拓扑物理研究最新综述，引发社会广泛关注天文资讯

近日，学固体微结构物理国家重点实验室、现代工程与应用科学学院的陈延峰教授团队的卢明辉教授课题组与西班牙马德里先进材料研究所的Johan Christensen教授课题组合作共同回顾了光声经典系统中拓扑物理的最新进展，并对该研究方向提供了开放性的展望。相关综述以“A second wave of topological phenomena in photonics and acoustics”为题发表于《Nature》期刊上。其他参与撰写的有学现代工程与应用科学学院张秀娟副教授、日立ABB电网研究中心Farzad Zangeneh-Nejad博士和学苏州校区功能材料与智能制造研究院陈泽国副教授。

常规拓扑光学和声学系统，例如打破时间反演对称性的Chern绝缘体、保留时间反演对称性并利用自旋轨道耦合实现的拓扑绝缘体、打破空间（反演、镜面）对称性实现的谷霍尔绝缘体、以及具有奇异能带简并的无能隙拓扑结构、Floquet拓扑绝缘体等，它们的拓扑性质都由基于布洛赫能带理论的拓扑不变量进行描述和表征。

然而，最近的研究表明，在非厄米、高温或存在缺陷等非常规系统中，系统哈密顿量本征能量或本征向量出现复数，这导致传统布洛赫能带理论不再适用于这些系统。在这些新兴领域中，不同类型的事物，如非厄米材料、中子星甚至是宇宙早期的大爆炸，都展示出独特而令人惊叹的情形，这些情形正被科学家们通过数学工具如同伦论来探索其内在联系。

非厄米相干现象显示出了新的可能：例如，将时间调制应用到光纤环路，可以获得光子的不对称耦合，从而产生非厄米趋肤效应。这一效应使得光波发生不对称传输，并汇集到指定边界位置，为控制激光器中的单极子模式提供了可能性。此外，对于高温超导态，我们发现它在温度下表现出的奇异行为可以用来理解宇宙早期大爆炸时刻粒子状态变化的一种类比，即从一个热平衡态逐渐冷却至另一个稳定态过程中的宏观转变。

此外，一些特殊类型的人工微结构也展示了他们在处理信息流动时所采用的“编织”策略，其中数据流通过不同的路径交错，以便更有效地执行任务。这种编织策略对于构建更复杂且可靠的人工智能模型至关重要，因为它们允许不同部分之间保持灵活性，同时维持整体功能。

总结来说，这些创新概念正在改变我们如何看待世界，并启示我们去创造出更加高级别的人工智能模型。随着技术不断发展，我们将能够使用这些新方法解决目前还无法解答的问题，比如如何构建更安全，更可靠的人机接口，或是如何设计出能够自动学习和适应环境变化的人工智能算法。