論文の概要: Emergent non-Hermitian localization phenomena in the synthetic space of
zero-dimensional bosonic systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.15286v6
- Date: Fri, 6 Jan 2023 21:27:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-10 00:58:39.455662
- Title: Emergent non-Hermitian localization phenomena in the synthetic space of
zero-dimensional bosonic systems
- Title（参考訳）: ゼロ次元ボゾン系の合成空間における創発的非エルミート局在現象
- Authors: Ievgen I. Arkhipov, Fabrizio Minganti
- Abstract要約: 非エルミート系の相転移は、最先端の理論と実験的研究に焦点をあてている。
ゼロ次元ボゾン系の合成場モーメント空間において、非エルミート局在化現象が自然に現れることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Phase transitions in non-Hermitian systems are at the focus of cutting edge
theoretical and experimental research. On the one hand, parity-time- ($\cal
PT$-) and anti-$\cal PT$-symmetric physics have gained ever-growing interest,
due to the existence of non-Hermitian spectral singularities called exceptional
points (EPs). On the other, topological and localization transitions in
non-Hermitian systems reveal new phenomena, e.g., the non-Hermitian skin effect
and the absence of conventional bulk-boundary correspondence. The great
majority of previous studies exclusively focus on non-Hermitian Hamiltonians,
whose realization requires an {\it a priori} fine-tuned extended lattices to
exhibit topological and localization transition phenomena.In this work, we show
how the non-Hermitian localization phenomena can naturally emerge in the
synthetic field moments space of zero-dimensional bosonic systems, e.g., in
anti-$\cal PT$ and $\cal PT$-symmetric quantum dimers. This offers an
opportunity to simulate localization transitions in low-dimensional systems,
without the need to construct complex arrays of, e.g., coupled cavities or
waveguides. Indeed, the field moment equations of motion can describe an
equivalent (quasi-)particle moving in a one-dimensional (1D) synthetic lattice.
This synthetic field moments space can exhibit a nontrivial localization
phenomena, such as non-Hermitian skin effect, induced by the presence of
highly-degenerate EPs. We demonstrate our findings on the example of an
anti-$\cal PT$-symmetric two-mode system, whose higher-order field moments
eigenspace is emulated by a synthetic 1D non-Hermitian Hamiltonian having a
Sylvester matrix shape. Our results can be directly verified in
state-of-the-art optical setups, such as superconducting circuits and toroidal
resonators, by measuring photon moments or correlation functions.
- Abstract（参考訳）: 非エルミート系の相転移は、最先端の理論と実験的研究に焦点をあてている。
一方、パリティ時間 ($\cal PT$-) と反 PT$-対称物理学は、例外点 (EPs) と呼ばれる非エルミートスペクトル特異点の存在により、常に関心を集めている。
一方、非エルミート系のトポロジカルおよび局在遷移は、例えば非エルミート皮膚効果や従来のバルク境界対応の欠如など、新しい現象を示す。
従来の研究の大部分は、位相的および局在的遷移現象を示すために、微調整された拡張格子を必要とする非エルミートハミルトン系にのみ焦点をあてており、本研究では、非エルミート局所化現象が、ゼロ次元ボソニック系の合成場モーメント空間、例えば、反$\cal pt$ および$$\cal pt$-symmetric 量子ダイマーにおいて自然にどのように現れるかを示す。
これは低次元系の局所化遷移をシミュレートする機会を与え、例えば結合キャビティや導波路のような複雑な配列を構成する必要はない。
実際、運動の場モーメント方程式は、1次元(1D)合成格子で動く等価な(準)粒子を記述することができる。
この合成場モーメント空間は、高縮退EPの存在によって誘導される非エルミート皮膚効果のような非自明な局在現象を示すことができる。
我々は,高次場モーメント固有空間をSylvester行列形状の合成1次元非エルミート・ハミルトニアンでエミュレートした反$\cal PT$-symmetric two-modeシステムの例を示した。
この結果は、光子モーメントや相関関数を測定することにより、超伝導回路やトロイダル共振器などの最先端光学装置で直接検証することができる。
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