通过使用激光束的特殊组合作为非常快速的搅拌器，RIKEN物理学家在量子光子系统中创造了多个涡旋，并跟踪了它们的演化1.该系统可用于探索与涡旋物质中量子态的出现相关的奇异新物理学。
原则上，如果你要在一个充满超级流体的游泳池里游泳，你只需要一次划水就可以游出无限圈。这是因为，与水等普通流体不同，超流体对低于一定速度的运动没有阻力。
超流体在搅拌时也会表现得很奇怪。“如果你搅拌一桶水，你通常只会得到一个大漩涡，”RIKEN紧急物质科学中心的Michael Fraser解释道。“但是当你旋转一个超流体时，你最初会产生一个漩涡。当你旋转得更快时，你会得到越来越多的大小完全相同的漩涡。
虽然在液氦和原子系统中也可以看到，但由称为极化激元的粒子状实体组成的系统表现出一种超流动性形式，其中光子与与半导体中正空穴结合的负电子强烈耦合。研究人员想要“搅动”这样的系统，但这具有挑战性，因为它需要使用极高的频率 - 比原子系统所需的频率快数百万倍。
现在，弗雷泽和他的同事们使用一种特制的激光束来不相干地搅动这种极化激元凝聚体，从而产生漩涡的集合。
“这些凝析物已经存在了15年以上，并且已经用它们完成了许多有趣的物理学，”弗雷泽说。“但是极化激元超流体的旋转导致多个涡旋聚集并自由演化，这在以前是没有实现的。
该团队通过将常规激光束与具有甜甜圈形状的激光束相结合，创建了他们的特殊激光束搅拌器。两个光束的频率略有偏差，并且该频率差与旋转极化激元所需的频率相匹配。利用这种光束，研究人员可以控制它们的速度和旋转方向，并随意产生漩涡。他们甚至表明，旋转速度越快，在靠近旋转轴的地方可以捕获的漩涡就越多。
此外，他们获得的实验测量结果与基于理论的模拟结果吻合良好。
“因此，我们的旋转方案允许在一个不断失去和获得粒子的开放耗散平台中研究自有序涡旋动力学，”弗雷泽解释道。“这尤其令人兴奋，因为我们不仅希望它表现出新的涡旋现象，而且还为研究光的高度量子拓扑相位提供了机会。
