图 不同条件下拓扑态分布的模拟和实验对比图
近日，我校物理学院量子信息与量子模拟团队基于亚对称（Sub-Symmetry）理论，提出了利用在位能调制实现拓扑边界态与连续谱束缚态（BIC）主动调控的新机制，并在实验上得以验证，为全局对称性破缺条件下拓扑态调控提供了新的思路。相关研究成果分别以“Control of Sub-Symmetry Protected Topological Edge States via On-Site Modulation”和“Manipulation of sub-symmetry-protected topological bound states in the continuum”为题，发表于国际光学领域权威期刊 Laser & Photonics Reviews 和 Optics Letters。
传统拓扑能带理论认为，拓扑边缘态的鲁棒性源于手征、粒子-空穴或时间反演等全局对称性。近年来研究发现，即使全局对称性被破坏，只要特定子空间内仍满足相应的对称性关系，拓扑边界态依然能够受到保护，这种机制称为亚对称拓扑保护。研究团队通过引入在位能调制，在失谐菱形光子晶格中系统研究了全局对称性破缺条件下拓扑边界态及拓扑BIC的调控机制。在菱形光子晶格中，通过对子晶格施加相反的在位失谐，发现了一种无需体带隙闭合的隐藏拓扑相变，表现为绕数由0变为1，且新涌现的边缘态分别局域于不同子晶格。值得注意的是，失谐边缘态对随机无序具有比均匀晶格更强的鲁棒性。进一步将非线性效应等效为边界在位调制，发现非线性诱导的边缘态从线性拓扑模式分叉，随非线性强度增加呈现“局域—退局域—再局域”的演化，并在平带中涌现类BIC边缘态。实验上，利用连续激光直写技术，在SBN：61光折变晶体波导阵列中通过调节子晶格偏置电场实现失谐，观测到边缘态始终局限于受激发的子晶格，实验结果与理论分析相吻合。(相关成果为Laser Photonics Rev., e71944, 2026.)
在双层SSH晶格中，研究团队通过对子晶格施加均匀在位势并保持层间镜像对称，发现系统支持四种具有不同子晶格局域特征和镜像宇称的拓扑边界态。通过调节在位势和层间耦合，可实现边界态在带隙与体连续谱之间的连续演化，并在其能量进入相反镜像子空间的体连续谱时形成拓扑BIC。镜像对称性有效抑制不同镜像子空间undefined的模式杂化，从而为拓扑BIC的产生与调控提供了新机制。进一步引入周期性纵向调制，发现该系统仍可支持拓扑BIC。与标准双层SSH模型相比，失谐系统在更宽的驱动参数范围内，尤其在低频区域，能够保持更高的模式局域度。（相关成果为Opt. Lett. 51, 6050-6053 (2026)）
以上工作中，物理学院夏世强副教授、贾鹏博副研究员分别为论文第一作者，硕士生张缓缓、本科生李昊分别做了重要贡献，赵兴东副教授、朱遵略教授为论文通讯作者。该系列研究得到了国家自然科学基金、河南省国际科技合作重点项目与河南省自然科学基金等项目的资助。
（物理学院 贾鹏博 夏世强）