Comment la lumière révèle les lois cachées des systèmes ouverts express
Les systèmes ouverts échangent de l'énergie avec leur environnement, comme une corde de guitare qui s'éteint dans l'air. Des scientifiques ont construit un tel système à partir de lumière, en faisant tourner les faisceaux en tire-bouchon et en formant un réseau artificiel — un labyrinthe où l'on peut contrôler les pertes à chaque étape. Dans ce labyrinthe, la lumière se déplace toujours à la vitesse maximale possible, mais son énergie peut fondre ou croître. En mesurant simultanément la rotation et l'intensité des faisceaux tordus, les physiciens ont reconstitué le spectre complet (la composition en couleurs) en fonction de la direction et de l'atténuation. En certains points, deux couleurs différentes de la lumière fusionnent en une seule, comme si elles perdaient leur individualité — ce qui est impossible dans les cristaux ordinaires. Cette méthode photométrique donne accès à des effets qui n'étaient auparavant que théoriques. Elle aide déjà à améliorer les lasers et les capteurs, et à l'avenir, elle rapprochera des dispositifs quantiques ultrasensibles.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2511.06844
Open systems feature a variety of phenomena that arise from non-Hermitian physics. Recent theoretical studies have offered much insights into these phenomena through the non-Bloch band theory, though many of the theory's key features are experimentally elusive. For instance, the correspondence between complex momenta and non-Hermitian bands, while central to non-Bloch band theory, has so far defied direct experimental observation. Here we experimentally study the non-Hermitian spectral deformation in complex-momentum space, by implementing a non-Hermitian lattice with long-range couplings in the synthetic orbital-angular-momentum (OAM) dimension of photons inside a degenerate cavity. Encoding the complex momenta in the phase and amplitude modulations of the OAM modes, and devising a complex-momentum-resolved projective detection, we reconstruct the spectral deformation in momentum space, where the eigenspectrum on the complex plane morphs through distinct geometries. This enables us to experimentally extract key information of the system under the non-Bloch band theory, including exceptional points in the complex-momentum space, the open-boundary spectra, and the generalized Brillouin zone. Our work demonstrates a versatile platform for exploring non-Hermitian physics and non-Bloch band theory, and opens the avenue for direct experimental investigation of non-Bloch features in the complex-momentum space.
Les faisceaux lumineux avec différents degrés de torsion ressemblent à des beignets avec un nombre variable de spirales, et chacun de ces beignets peut servir de canal distinct pour la transmission de données.