量子自旋霍尔效应自由空间中光子的拓扑性质众所周知，光子的传播行为主要由麦克斯韦方程组进行描述

麦克斯韦方程组基本描述了光从经典电磁波到量子体系相对论范畴内的所有性质

光子本身是自旋为1的粒子，本身的传播行为便具有内禀的自旋轨道耦合效应，具有一系列的量子行为，如Berry相位，这些量子行为是光具有量子自旋霍尔效应的基石

所熟知的界面传播模式便是表面等离子体激元（surface plasmon polaritons，SPP）

相比于真空中传播的光，SPP的传播模式是横截面处为倏逝场的表面模，大量研究发现横向倏逝波这种传播模式具有额外的自旋动量，而且该动量正交于其传播波矢，这个额外的自旋动量来源于不同自旋拓扑介质在界面处的拓扑相变，这个拓扑相变引起可观察的非平凡的光量子自旋霍尔效应

 除了在介质界面处能够观察到光的量子自旋霍尔效应，也可以通过引入强烈的光与物质相互作用来实现光的自旋态之间在材料中的相互耦合

在传统的光学材料中，光的自旋与轨道耦合的作用非常微弱，难以观察测量

如何加强光与物质之间的相互作用一直是一个至关重要的课题，但随着超构材料的发展，这些问题逐渐得到有效解决

超构材料本身由深亚波长尺度的人工微结构单元组成，这些组成单元对于电磁波有着很强的局域响应，能够极大地増强光与物质之间的相互作用

利用这些常规自然材料所不具备的光学性能可实现各种具有奇异性能的光学器件，诸如负折射、 超棱镜以及光学隐身等

事实上，利用超构材料这一很好的光学平台可从实验上直接观察光的量子自旋霍尔效应

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