論文の概要: Quantum topology in the ultrastrong coupling regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.04952v1
• Date: Mon, 11 Jul 2022 15:35:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-05 12:24:08.590036
• Title: Quantum topology in the ultrastrong coupling regime
• Title（参考訳）: 超強結合系における量子トポロジー
• Authors: C. A. Downing and A. J. Toghill
• Abstract要約: 超強結合と位相状態の微妙な相互作用が1次元配列でどのように現れるかを示す。 異常な位相的エッジ状態を発見し、反エッジ状態と呼ぶ位相的状態の風味を導入し、量子真空の目覚ましい幾何学的依存的な再正規化を明らかにする。
• 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 coupling between two or more objects can generally be categorized as strong or weak. In cavity quantum electrodynamics for example, when the coupling strength is larger than the loss rate the coupling is termed strong, and otherwise it is dubbed weak. Ultrastrong coupling, where the interaction energy is of the same order of magnitude as the bare energies of the uncoupled objects, presents a new paradigm for quantum physics and beyond. As a consequence profound changes to well established phenomena occur, for instance the ground state in an ultrastrongly coupled system is not empty but hosts virtual excitations due to the existence of processes which do not conserve the total number of excitations. The implications of ultrastrong coupling for quantum topological systems, where the number of excitations are typically conserved, remain largely unknown despite the great utility of topological matter. Here we reveal how the delicate interplay between ultrastrong coupling and topological states manifests in a one-dimensional array. We study theoretically a dimerized chain of twolevel systems within the ultrastrong coupling regime, where the combined saturation and counter-rotating terms in the Hamiltonian are shown to play pivotal roles in the rich, multi-excitation effective bandstructure. In particular, we uncover unusual topological edge states, we introduce a flavour of topological state which we call an anti-edge state, and we reveal the remarkable geometric-dependent renormalizations of the quantum vaccum. Taken together, our results provide a route map for experimentalists to characterize and explore a prototypical system in the emerging field of ultrastrong quantum topology.
• Abstract（参考訳）: 2つ以上のオブジェクト間の結合は、一般的に強いか弱いかに分類される。 例えばキャビティ量子電磁力学では、結合強度が損失率よりも大きいとき、カップリングは強みと呼ばれ、そうでない場合は弱さと呼ばれる。 超強結合は、相互作用エネルギーが非結合物体の素エネルギーと同じ等級である場合、量子物理学とそれ以上の新しいパラダイムを示す。 その結果、よく確立された現象に対する深い変化が起こり、例えば、超強結合系の基底状態は空ではなく、総励起数を保存していないプロセスの存在により仮想励起をホストする。 一般に励起の数が保存される量子トポロジカル系に対する超強結合の影響は、トポロジカル物質の大きな有用性にもかかわらず、ほとんど知られていない。 ここでは、超強結合と位相状態の微妙な相互作用が1次元配列でどのように現れるかを明らかにする。 理論的には、ハミルトンの飽和項と反回転項の組合せがリッチで多重励起効果のあるバンド構造において重要な役割を果たすことを示す超強結合系内の2レベル系の二量鎖を理論的に研究する。 特に、特異な位相的エッジ状態を明らかにし、反エッジ状態と呼ぶ位相的状態のフレーバーを導入し、量子空隙の顕著な幾何学的依存的再正規化を明らかにする。 その結果,超強量子トポロジーの新興分野における原始的システムの特徴と探索のための経路マップが得られた。

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