電荷極化理論能夠描述中性玻色子系統(tǒng)的布洛赫能帶，它預(yù)言二維量子化的四極絕緣體具有帶隙、拓撲的一維邊緣模式。蘇黎世邦理工大學的Sebastian Huber教授課題組巧妙地利用一種機械超材料結(jié)構(gòu)來模擬二維的拓撲絕緣體，首次在實驗上觀測到了聲子四極拓撲絕緣體。這一具有重要意義的結(jié)果第一時間被刊登在nature上。研究人員通過測試一種機械超材料的體、邊緣和拐角的物理屬性，發(fā)現(xiàn)了理論預(yù)言的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)。這為實驗實現(xiàn)高維度的拓撲超材料奠定了重要基石。

圖1：實驗裝置示意圖

（圖片來源：doi:10.1038/nature25156）

      值得指出的是，Sebastian Huber教授利用細金屬絲將100片硅片組成一個10cmX10cm的平面，以此來模式二維拓撲絕緣體（如圖1所示）。關(guān)鍵點是，當硅晶片被超聲激勵時，只有中心點有振動；其他角盡管連接在一起仍然保持靜止。這種行為類似于二維拓撲絕緣體的帶隙邊緣和隙內(nèi)拐角態(tài)的電子行為。而如何探測硅晶片的微小振動是整個實驗成功的關(guān)鍵，Sebastian Huber教授利用德國attocube system AG公司的IDS3010皮米精度激光干涉儀（如圖2所示）來測量硅晶片不同位置的微小振動變化，整個測量系統(tǒng)的不確定度達到5pm的精度，測量統(tǒng)計誤差達到10pm，最后在通過超聲激勵后測得硅晶片的中心位置的振動位移為11.2pm，通過傅里葉變換之后在73.6KHz（如圖3所示）。通過attocube皮米精度激光干涉儀IDS3010成功實現(xiàn)聲子四極拓撲絕緣體的首次觀測。

圖2：皮米精度位移測量激光干涉儀IDS3010

圖3：測量系統(tǒng)示意圖和經(jīng)過傅里葉頻率變換的測量結(jié)果

（圖片來源：doi:10.1038/nature25156）

      IDS3010皮米精度位移測量激光干涉儀體積小、測量精度高，分辨率高達1 pm，適合集成到工業(yè)應(yīng)用與同步輻射應(yīng)用中，包括閉環(huán)位移反饋系統(tǒng)搭建、振動測量、軸承誤差測量等。同時也得到了國內(nèi)外眾多低溫、超導、真空等領(lǐng)域科研用戶的認可和肯定。