Как свет обнажает скрытые законы открытых систем экспресс
Открытые системы обмениваются энергией с окружением, как гитарная струна, затихающая в воздухе. Учёные построили такую систему из света, заставив лучи закручиваться штопором и формировать искусственную решётку — лабиринт, где можно управлять потерями на каждом шагу. Свет в этом лабиринте всегда движется с максимальной возможной скоростью, но его энергия может таять или нарастать. Измеряя одновременно поворот и силу закрученных лучей, физики восстановили полный спектр (цветовой состав) в зависимости от направления и затухания. В некоторых точках две разные окраски света сливаются в одну, словно теряя индивидуальность — такое невозможно в обычных кристаллах. Эта оптическая методика открывает доступ к эффектам, которые раньше были лишь в теории. Она уже помогает улучшать лазеры и датчики, а в будущем приблизит сверхчувствительные квантовые приборы.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском 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.
Световые лучи с разной степенью закрутки выглядят как пончики с разным числом завитков, и каждый такой пончик может служить отдельным каналом передачи данных.