論文の概要: Creating boundaries along a synthetic frequency dimension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.11296v1
• Date: Mon, 21 Mar 2022 19:11:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-21 04:48:15.905738
• Title: Creating boundaries along a synthetic frequency dimension
• Title（参考訳）: 合成周波数次元に沿って境界を作る
• Authors: Avik Dutt, Luqi Yuan, Ki Youl Yang, Kai Wang, Siddharth Buddhiraju, Jelena Vu\v{c}kovi\'c, Shanhui Fan
• Abstract要約: 合成周波数次元におけるシャープ境界の生成に関連する様々な物理効果を実験的に検討した。 境界の組み入れにより、周波数軸に沿った光のトポロジカルに頑健な輸送を観測できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7900873958676846
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Synthetic dimensions have garnered widespread interest for implementing high dimensional classical and quantum dynamics on lower dimensional geometries. Synthetic frequency dimensions, in particular, have been used to experimentally realize a plethora of bulk physics effects, such as effective gauge potentials, nontrivial Hermitian as well as non-Hermitian topology, spin-momentum locking, complex long-range coupling, unidirectional frequency conversion, and four-dimensional lattices. However, in synthetic frequency dimensions there has not been any demonstration of boundary effects which are of paramount importance in topological physics due to the bulk edge correspondence, since systems exhibiting synthetic frequency dimensions do not support well-defined sharp boundaries. Here we theoretically elucidate a method to construct boundaries in the synthetic frequency dimension of dynamically modulated ring resonators by strongly coupling it to an auxiliary ring, and provide an experimental demonstration of this method. We experimentally explore various physics effects associated with the creation of such boundaries in the synthetic frequency dimension, including confinement of the spectrum of light, the discretization of the band structure, and the interaction of such boundaries with the topologically protected one-way chiral modes in a quantum Hall ladder. The incorporation of boundaries allows us to observe topologically robust transport of light along the frequency axis, which shows that the frequency of light can be controlled through topological concepts. Our demonstration of such sharp boundaries fundamentally expands the capability of exploring topological physics, and is also of importance for other applications such as classical and quantum information processing in synthetic frequency dimensions.
• Abstract（参考訳）: 合成次元は、低次元ジオメトリーに高次元古典的および量子力学を実装するために広く関心を集めている。 特に、合成周波数次元は、有効ゲージポテンシャル、非自明なエルミート、非エルミート位相、スピン-モーメントロック、複雑な長距離結合、一方向の周波数変換、および4次元格子などの多くのバルク物理効果を実験的に実現するために用いられる。 しかしながら、合成周波数次元では、合成周波数次元を示す系が明確に定義されたシャープ境界をサポートしていないため、バルクエッジ対応により位相物理学において最重要となる境界効果の実証は行われていない。 本稿では、動的に変調されたリング共振器の合成周波数次元の境界を補助リングに強く結合して構成する手法を理論的に解明し、本手法の実験的実証を行う。 光スペクトルの閉じ込め、バンド構造の離散化、量子ホールラダーにおける位相的に保護された一方向キラルモードとの相互作用など、合成周波数次元におけるそのような境界の生成に関連する様々な物理効果を実験的に検討する。 境界の組み入れにより、周波数軸に沿った光のトポロジカルに堅牢な輸送を観測することができ、トポロジカルな概念を通じて光の周波数を制御できることを示す。 このような鋭い境界の実証は、トポロジカル物理学を探索する能力を根本的に拡張し、また合成周波数次元における古典的および量子情報処理のような他の応用においても重要である。

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