論文の概要: Quantized Nonlinear Thouless Pumping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.14128v1
• Date: Sun, 27 Jun 2021 03:02:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 23:30:44.036933
• Title: Quantized Nonlinear Thouless Pumping
• Title（参考訳）: 量子化非線形トウレスポンプ
• Authors: Marius J\"urgensen, Sebabrata Mukherjee and Mikael C. Rechtsman
• Abstract要約: 非線形性はソリトン形成と自然対称性の破れによる輸送の定量化に有効であることを示す。 その結果、非線形性と粒子間相互作用は、線形極限がなければ量子化された輸送と位相的挙動を誘導できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The sharply quantized transport observed in the integer quantum Hall effect can be explained via a simple one-dimensional model with a time-periodic, adiabatically varying potential in which electronic charge is pumped from one side of the system to the other. This so-called `Thouless pump' captures the topological physics of the quantum Hall effect using the notion of dimensional reduction: The time-varying potential mathematically maps onto a momentum coordinate in a conceptual second dimension. Importantly, this assumes an electronic system in equilibrium and in its ground state, that is, with uniformly filled bands below a Fermi energy. Here, we theoretically propose and experimentally demonstrate quantized nonlinear Thouless pumping of photons with a band that is decidedly not uniformly occupied. In our system, nonlinearity acts to quantize transport via soliton formation and spontaneous symmetry breaking bifurcations. Quantization follows from the fact that the instantaneous soliton solutions centered upon a given unit cell are identical after each pump cycle, up to translation invariance; this is an entirely different mechanism from traditional Thouless pumping of fermions in equilibrium. Our result shows that nonlinearity and interparticle interactions can induce quantized transport and topological behavior even where the linear limit does not.
• Abstract（参考訳）: 整数量子ホール効果で観測される鋭く量子化された輸送は、電子電荷が系の片側から他方に励起される、時間的、断続的に変化するポテンシャルを持つ単純な1次元モデルによって説明できる。 このいわゆる「トゥーレスポンプ」は、次元還元の概念を用いて量子ホール効果の位相物理学を捉えている: 時変ポテンシャルは、概念的な第二次元の運動量座標に数学的に写像する。 重要なことに、これは平衡状態および基底状態における電子系、すなわちフェルミエネルギー以下の一様充填バンドを持つものと仮定する。 本稿では,光子の量子化非線形トウレスポンピングを,一様でない帯域で理論的に提案し,実験的に実証する。 我々のシステムでは、非線形性はソリトン形成と自発的対称性破断分岐を通じて輸送を量子化する。 量子化は、与えられた単位セルを中心とする瞬間的なソリトン溶液が、各ポンプサイクルの後に、変換不変性まで同一であるという事実から導かれる。 その結果、非線形性と粒子間相互作用は、線形極限がなければ量子化された輸送と位相的挙動を誘導できることを示した。

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