An overview on recent advances in photonic systems with topological features and strong interaction

Dr. Mohammad Hafezi (Joint Quantum Institute, University of Maryland, USA)
Monday, 94/12/24 (March 14, 2016), 15:30

Abstract:One of the promising applications of quantum computers is quantum simulation --- the ability to simulate quantum dynamics on an engineerable physical system. Such simulators allow us to investigate models that are practically impossible to study on a classical computer. For example, there are tremendous efforts underway to better understand systems with topological order --- global properties that are not discernible locally. The best known examples are quantum Hall effects in electronic system, where insensitivity to local properties manifests itself as conductance through edge states that is insensitive to defects and disorder.
In this talk, I demonstrate how similar physics can be observed for photons; specifically, how various quantum Hall Hamiltonians can be simulated in an optical platform. I report on the first observation of topological photonic edge state using silicon-on-insulator technology. Furthermore, the addition of optical nonlinearity to this system provides a platform to implement fractional quantum Hall states of photons and anyonic states that have not yet been observed. More generally, the application of these ideas can lead to development of optical devices with topological protection for classical and quantum information processing.

پیشرفت های اخیر در مطالعات سیستم های فوتونی با خواص توپولوژیک و برهمکنش قوی

دکتر محمد حافظی (دانشگاه مریلند)

چکیده: من در این سخنرانی به ارایه یک بازبینی از آخرین پیشرفت ها در حوزه شبیه سازی کوانتومی، مخصوصا فیزیک توپولوژیک، در سیستم های فوتونی می پردازم. یکی از اهداف اصلی این حوزه استفاده از سیستم های فوتونی برای شناخت دینامیک پیچیده کوانتومی است، که میتواند منجر به مشاهدات آزمایشگاهی پیشبینی های نظری، از جمله وجود شبهه-ذرات با آمار کسری کوانتمی، شود. علاوه بر این، تاثیر اینگونه مطالعات برای مهندسی دستگاههای کوانتومی-فوتونی بررسی خواهد شد.