Nouvelle topologie des états électron-photon dans les matériaux quantiques en cavité

Les matériaux topologiques présentent des propriétés extraordinaires, grâce aux caractéristiques uniques de leurs fonctions d’onde électroniques. Pour comprendre ce concept, il suffit de compter les trous dans les objets de tous les jours : un beignet, quelle que soit sa taille ou sa garniture, est sans équivoque percé d’un trou. De la même manière, les valeurs entières non nulles connues sous le nom de “nombres de Chern” sont la signature de phases topologiques complexes dans les matériaux.

Dans le cadre de leur recherche, les chercheurs de l’équipe THEORIE se sont penchés sur un phénomène remarquable. En immergeant un matériau 2D dans un résonateur à cavité, ils ont découvert une capacité fascinante à remodeler sa topologie. Cette transformation résulte d’une interaction captivante entre un électron et un champ électromagnétique quantique de la cavité, semblable à une danse complexe où les partenaires sont intriqués.

Traditionnellement, le nombre de Chern de l’électron était considéré comme une propriété topologique primordiale. Cependant, dans le domaine enchevêtré des interactions électron-photon, le nombre de Chern de l’électron perd son statut exclusif. Au lieu de cela, cette étude fait une découverte fascinante : un tout nouveau nombre de Chern émerge, étroitement lié aux états propres hybrides électron-photon. Cette révélation modifie notre compréhension de la topologie des matériaux et ouvre la voie à des possibilités sans précédent dans le domaine des matériaux quantiques.

Référence :

Electron-photon Chern number in cavity-embedded 2D moiré materials

Danh-Phuong Nguyen, Geva Arwas, Zuzhang Lin, Wang Yao, and Cristiano Ciuti

Phys. Rev. Lett. 131, 176602 (2023)