論文の概要: Probing and harnessing photonic Fermi arc surface states using light-matter interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09073v1
• Date: Mon, 17 Oct 2022 13:17:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 07:08:48.372093
• Title: Probing and harnessing photonic Fermi arc surface states using light-matter interactions
• Title（参考訳）: 光物質相互作用を用いたフォトニックフェルミアークの表面状態の探索と利用
• Authors: I\~naki Garc\'ia-Elcano, Jaime Merino, Jorge Bravo-Abad and Alejandro Gonz\'alez-Tudela
• Abstract要約: 系の境界に結合した1つ以上のエミッタの自然崩壊を研究することにより、フェルミ弧の撮影方法を示す。 我々はフェルミの弧面状態がロバストな量子リンクとして振る舞うことを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fermi arcs, i.e., surface states connecting topologically-distinct Weyl points, represent a paradigmatic manifestation of the topological aspects of Weyl physics. Here, we investigate a light-matter interface based on the photonic counterpart of these states and we prove that it can lead to phenomena with no analogue in other setups. First, we show how to image the Fermi arcs by studying the spontaneous decay of one or many emitters coupled to the system's border. Second, we demonstrate that the Fermi arc surface states can act as a robust quantum link. To do that we exploit the negative refraction experienced by these modes at the hinges of the system. Thanks to this mechanism a circulatory photonic current is created which, depending on the occurrence of revivals, yields two distinct regimes. In the absence of revivals, the surface states behave as a dissipative chiral quantum channel enabling, e.g., perfect quantum state transfer. In the presence of revivals, an effective off-resonant cavity is induced, which leads to coherent emitter couplings that can entangle them maximally. In addition to their fundamental interest, our findings evidence the potential offered by the photonic Fermi arc light-matter interfaces for the design of more robust quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: フェルミ弧(fermi arcs)、すなわち、位相的なワイル点をつなぐ表面状態は、ワイル物理学の位相的側面のパラダイム的顕現を表す。 本稿では、これらの状態のフォトニックな相似性に基づく光物質界面について検討し、他の設定では類似しない現象につながることを証明した。 まず,システム境界に結合した1つまたは複数のエミッタの自発的崩壊を研究することにより,フェルミ弧の撮像方法を示す。 第2に,フェルミ弧表面状態が強固な量子リンクとして作用できることを実証する。 そのため、これらのモードによって経験される負の屈折をシステムのヒンジで活用する。 この機構により、循環性フォトニック電流が生成され、再生の発生に応じて2つの異なる状態が生じる。 再生がない状態では、表面状態は散逸性キラル量子チャネルとして振る舞うため、例えば完全量子状態転移が可能である。 リバイバルの存在下では、効果的なオフ共鳴キャビティが誘導され、コヒーレントなエミッタカップリングが発生し、最大に絡み合うことができる。 その基本的な関心に加えて、我々の発見はより堅牢な量子技術の設計のためにフォトニックなフェルミアーク光物質界面がもたらす可能性を示している。

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