在微小尺度實現光束縛（light trapping），是構造光緩存、光邏輯和光量子計算的基礎。光場束縛一般由禁止光洩露的邊界環繞而成，即光學微腔。然而，馮▪諾伊曼和尤金▪維格納指出，即使允許光場逃逸，仍可在特定條件下實現光束縛，即所謂連續區束縛態（bound state in the continuum, BIC）；這類束縛態依賴特定的干涉相消條件。由於實際器件中的工藝誤差不可避免，理想相消條件被破壞，其光束縛能力必然隨之劣化。
為此，北京大學信息科學技術學院電子學系、區域光纖通信網與新型光通信系統國家重點實驗室彭超副教授課題組與麻省理工學院物理學系Marin Soljačić教授、賓夕法尼亞大學物理與天文學系甄博助理教授合作，從拓撲光子學視角提出一種抑制隨機散射洩露的新方法。相關研究成果以“拓撲保護下散射魯棒的超高品質因子導模共振態”（“Topologically enabled ultra-high-q guided resonances robust to out-of-plane scattering”）為題，2019年10月23日在線發表於《自然》（Nature，第574卷第501—504頁）；電子學系2016級碩士研究生金紀誠為第一作者，彭超為通訊作者。
拓撲學研究連續演化下的不變性質。2016年，諾貝爾物理學獎授予“物質的拓撲相變和拓撲相”相關工作，肯定了拓撲對於理解微觀奇異世界的重要作用。在光子學領域，也可用拓撲方法研究光子體系的內在性質：BIC本質上是光子偏振在動量空間纏繞的渦旋，即攜帶整數拓撲荷的拓撲缺陷。由於拓撲荷處偏振無法定義，即表現為光逃逸被完全禁止。
彭超等利用光子晶體平板實現光場束縛，利用二維、四方晶格週期排布的圓孔，在布里淵區中心形成一個對稱性保護、固定的整數拓撲荷，並被八個沿高對稱線分佈、可調的整數拓撲荷環繞；通過調節結構參數，使這八個拓撲荷連續演變，並漸進合併至布里淵區中心，進而形成動量空間裡偏振渦旋的完美風暴。在這一拓撲演化下，光逃逸能量隨波矢的漸進關係從平方率躍變為六次方率，即對於同樣的波矢偏移，光逃逸能量大幅減弱。因此，在工藝誤差引入隨機波矢偏移時仍具有優異的光束縛性能。與此同時，光束縛能量以品質因子來衡量，即光子在體系中的存活壽命。在製備的樣品中，利用諧振泵浦技術激發光子能帶，在實驗上觀測到Q值高至4.9×10
5，較傳統設計提升12倍，進而證明了漸進合併拓撲荷方法對抗隨機散射洩露的有效性。 以上研究工作得到國家自然科學基金、教育部納光電子前沿科學中心支持，融合拓撲物理學、非厄米系統物理學，為實現光場束縛開拓了新方向，在微腔光子學、非線性光學、低功耗激光器等領域具有重要前景，被同期評論文章稱為“實質性提升”（substantial enhancement）和“重大進展”（large boost）。
近兩年，彭超與其合作者相繼在《科學》發表非厄米系統費米弧觀測（Science, 359, 1009-1012，彭為並列第一作者，2018年3月）、實空間非阿貝爾規範場的合成和觀測（Science, 365, 1021-1025，彭為第二作者，2019年9月）的研究成果。
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