携带轨道角动量 (OAM) 的表面等离子体极化子,即等离子体涡旋,在光学捕获、量子信息处理和通信领域引起了广泛关注。先前对近场 OAM 的研究仅限于产生单个等离子体涡旋,这不可避免地降低了进一步的片上应用。几何超表面是超材料的二维对应物,具有前所未有的操控电磁波相位、偏振和振幅的能力,为控制等离子体涡旋提供了灵活的平台。在这里,我们提出并通过实验演示了一种基于几何超表面实现太赫兹 (THz) 等离子体涡旋复用的方法。在圆偏振 THz 波的照射下,在金属/空气界面处产生多个具有相同拓扑电荷的等离子体涡旋。此外,还展示了从自旋角动量到多个等离子体 OAM 的转换,即具有不同拓扑电荷的多个等离子体涡旋。由具有不同平面方向的成对空气缝组成的几何超表面旨在展示这些特性。我们提出的方法可能为信息容量不断增加的片上应用开辟一条道路。
指定多体量子系统状态所需的参数数量随其成分数量呈指数增长。这一事实使得在计算上难以准确描述动力学并在微观层面上表征状态。在本论文中,我们采用量子场论概念来实验性地表征远离平衡态的旋量玻色气体。首先,我们引入相关概念,这些概念为新兴宏观现象提供有效描述,其公式与超冷原子系统的能力相匹配。在我们的实验研究中,我们在准一维陷阱几何中采用 87 Rb 旋量玻色-爱因斯坦凝聚态。我们通过测量自旋自由度的波动来探索相图作为有效二次塞曼位移的函数,并确定三个不同的相。利用这些知识,我们研究了在分离不同相的量子相变中发生瞬时淬灭后发生的不稳定性。这些不稳定性使我们能够以高度可控的方式将系统驱动到远离平衡状态。在淬火后的很长一段时间内,我们观察到与非热不动点的出现相关的通用动力学。横向自旋角取向的结构因子具有在时间和空间中的重新缩放,具有通用指数以及通用缩放函数。利用实验控制,我们探测了这种现象对初始条件细节的不敏感性。复值横向自旋场的空间分辨快照允许提取单粒子不可约关联函数,这是量子有效作用的基石。我们发现在高度占据状态下出现了低动量的 4 顶点的强烈抑制。引入的概念与提出的实验适用性为研究多体系统在其演化的所有阶段提供了新方法:从初始不稳定性和远离平衡的瞬态现象到最终的热化。