光物理学：フォトニック結晶ポラリトン凝縮体における創発的超固体性

超固体は、その構成粒子が結晶構造に配列しながら摩擦なしに自由に流動するという、直観に反する物質相である。これが実現されるには、構成粒子は、自発的な空間的自己組織化によってそれらの全エネルギーを低減できると同時に、大域的で巨視的な位相を共有する必要がある。物質の超固体相の存在は、50年以上前から推測されてきた。しかし、電磁場に結合した極低温原子のボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）を主に使用して、確実な実験的証拠が得られたのはつい最近のことである。そうした研究では、さまざまな外観を呈する超固体が、高フィネス共振器に結合した原子を使用して、また、大きい磁気双極子モーメントや、ストライプ相を示すスピン–軌道結合した二成分系を用いて生成されてきた。今回我々は、フォトニック結晶導波路中で実現された、損失が並外れて低いトポロジカルに非自明な連続準位中束縛状態（BiC）に凝縮した励起子–ポラリトンに基づいて、駆動散逸性の非平衡条件で超固体相を新たに実現したことを示す実験的証拠を提示する。我々は、数千分の一の精度で、並進対称性の破れを示すポラリトン状態の密度変調を測定した。波動関数の位相の直接観測により、超固体の局所コヒーレンスの測定も可能になった。我々は、今回の合成フォトニック材料が、フォノンダイナミクスと多重モード励起スペクトルを有する可能性を実証する。

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