論文の概要: Hermitian and Non-Hermitian Topology from Photon-Mediated Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.00762v1
- Date: Wed, 1 Mar 2023 19:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 17:03:54.671890
- Title: Hermitian and Non-Hermitian Topology from Photon-Mediated Interactions
- Title（参考訳）: 光子媒介相互作用によるエルミタントポロジーと非エルミタントポロジー
- Authors: Federico Roccati, Miguel Bello, Zongping Gong, Masahito Ueda,
Francesco Ciccarello, Aur\'elia Chenu, Angelo Carollo
- Abstract要約: フォトンを媒介とするハミルトニアンの位相的性質(もしあるなら)を管理する一般定理を求める。
それぞれのモードが1つの量子エミッタに結合されたフォトニック格子の場合、トポロジカル絶縁体のアルトランド・ジルンバウアー分類により、原子のトポロジとフォトニック浴のトポロジを結びつけることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2326259807823026
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Light can mediate effective dipole-dipole interactions between atoms or
quantum emitters coupled to a common environment. Exploiting them to tailor a
desired effective Hamiltonian can have major applications and advance the
search for many-body phases. Quantum technologies are mature enough to engineer
large photonic lattices with sophisticated structures coupled to quantum
emitters. In this context, a fundamental problem is to find general criteria to
tailor a photonic environment that mediates a desired effective Hamiltonian of
the atoms. Among these criteria, topological properties are of utmost
importance since an effective atomic Hamiltonian endowed with a non-trivial
topology can be protected against disorder and imperfections. Here, we find
general theorems that govern the topological properties (if any) of
photon-mediated Hamiltonians in terms of both Hermitian and non-Hermitian
topological invariants, thus unveiling a system-bath topological
correspondence. The results depend on the number of emitters relative to the
number of resonators. For a photonic lattice where each mode is coupled to a
single quantum emitter, the Altland-Zirnbauer classification of topological
insulators allows us to link the topology of the atoms to that of the photonic
bath: we unveil the phenomena of topological preservation and reversal to the
effect that the atomic topology can be the same or opposite to the photonic
one, depending on Hermiticity of the photonic system and on the parity of the
spatial dimension. As a consequence, the bulk-edge correspondence implies the
existence of atomic boundary modes with the group velocity opposite to the
photonic ones in a 2D Hermitian topological system. If there are fewer emitters
than photonic modes, the atomic system is less constrained and no general
photon-atom topological correspondence can be found. We show this with two
counterexamples.
- Abstract（参考訳）: 光は、共通の環境に結合した原子または量子エミッタ間の効果的な双極子-双極子相互作用を仲介することができる。
希望する有効ハミルトニアンを仕立てるためにそれらを展開することは、大きな応用を持ち、多体位相の探索を進めることができる。
量子技術は成熟しており、量子エミッタと結合した洗練された構造を持つ大きなフォトニック格子を設計できる。
この文脈において、基本的な問題は、原子の望ましい有効ハミルトニアンを媒介するフォトニック環境を調整するための一般的な基準を見つけることである。
これらの基準の中で、トポロジカルな性質は、非自明なトポロジを持つ有効原子ハミルトニアンが障害や不完全性から保護されるため、最も重要である。
ここでは、エルミート的および非エルミート的トポロジカル不変量の両方の観点から、光子を媒介とするハミルトニアンの位相的性質(もしあるならば)を管理する一般的な定理を見つけ、したがってシステム基底トポロジカル対応を明らかにする。
その結果は、共振器の数に対するエミッタの数に依存する。
それぞれのモードが1つの量子エミッタと結合しているフォトニック格子に対して、位相絶縁体のアルトランド・ジルバウアー分類は、原子のトポロジーをフォトニック浴のそれと結びつけることを可能にする:我々は、位相保存と反転の現象を、フォトニックのトポロジーがフォトニックのものと同一か反対か、フォトニックシステムの遺伝性と空間次元のパリティによって明らかにする。
その結果、バルクエッジ対応は、2次元エルミート位相系におけるフォトニックと反対の群速度を持つ原子境界モードの存在を意味する。
フォトニックモードよりもエミッタが少ない場合、原子系は制約が低く、一般的な光子-原子位相対応は見出されない。
これを2つの反例で示します。
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