量子物理学：量子幾何学的テンソルと異常ホールドリフトの測定

トポロジカル物理学は、ハミルトニアンの固有状態の構造に依存している。固有状態の幾何学は、トポロジカル物質にとって極めて重要なベリー曲率と、固有状態間の距離を定義する量子計量からなる、量子幾何学的テンソルに符号化されている。量子計量に関する知識は、平坦バンドにおける超流動、軌道帯磁率、励起子ラムシフト、非断熱的な異常ホール効果など多くの現象の理解に不可欠である。しかし、エネルギーバンドの量子幾何学的構造は測定されていない。今回我々は、二次元連続媒質である高フィネス平面微小共振器において、ベリー曲率と量子計量の両方を、関連する異常ホールドリフトとともに直接測定したことを報告する。この微小共振器には強結合励起子–光子モード（励起子ポラリトン）があり、これらのモードはディラックコーンを生み出すフォトニックなスピン–軌道結合と、励起子ゼーマン分裂の影響を受け、これによって時間反転対称性が破られる。我々は、偏光分解フォトルミネッセンスを用いて、単極性とハーフスキルミオンの擬スピンテクスチャーを測定した。その結果、バンドの関連する量子幾何学的構造が抽出され、異常ホールドリフトの予測が可能となり、我々はこれを高分解能の空間分解落射蛍光を用いて独立に測定した。今回の結果から、トポロジカルフォトニクスの基礎となるフォトニックモードの固有のカイラリティーが明らかになった。今回の結果はまた、幾何学的に非自明なバンドにおける波束運動の半古典的な記述の妥当性を実験的に立証している。励起子ポラリトン（相互作用する光子）を使うことで、トポロジカル系における量子流体物理学を将来調べる可能性が開かれる。

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