論文の概要: Topological zero modes and edge symmetries of metastable Markovian bosonic systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13711v2
• Date: Fri, 12 Jan 2024 19:06:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-18 02:21:04.979940
• Title: Topological zero modes and edge symmetries of metastable Markovian bosonic systems
• Title（参考訳）: 準安定マルコフボソニック系の位相的ゼロモードとエッジ対称性
• Authors: Vincent P. Flynn, Emilio Cobanera, Lorenza Viola
• Abstract要約: 本研究では, トポロジカル超伝導体と絶縁体に特徴的なMajoranaおよびDiracエッジモードのタイトなボソニックアナログについて検討した。 トポロジカルメタスタブルシステムで調製したボソニック猫状態に対する異常パリティダイナミクスの可能性を示す。 この結果は、自由ボソンにおける真の対称性保護トポロジカル物理の新しいパラダイムを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Tight bosonic analogs of free-fermionic symmetry-protected topological phases, and their associated edge-localized excitations, have long evaded the grasp of condensed-matter and AMO physics. In this work, building on our initial exploration [PRL 127, 245701 (2021)], we identify a broad class of quadratic bosonic systems subject to Markovian dissipation that realize tight bosonic analogs of the Majorana and Dirac edge modes characteristic of topological superconductors and insulators, respectively. To this end, we establish a general framework for topological metastability for these systems, by leveraging pseudospectral theory as the appropriate mathematical tool for capturing the non-normality of the Lindbladian generator. The resulting dynamical paradigm, which is characterized by both a sharp separation between transient and asymptotic dynamics and a nontrivial topological invariant, is shown to host edge-localized modes, which we dub Majorana and Dirac bosons. Generically, these consist of one conserved mode and a canonically conjugate generator of an approximate symmetry of the dynamics. The general theory is exemplified through several models exhibiting a range of exotic boundary physics that topologically metastable systems can engender. In particular, we explore the extent to which Noether's theorem is violated in this dissipative setting and the interplay between symmetries and these edge modes. We also demonstrate the possibility of anomalous parity dynamics for a bosonic cat state prepared in a topologically metastable system. Observable multitime signatures in the form of anomalously long-lived quantum correlations and divergent zero-frequency power spectral peaks are proposed and discussed in detail. Our results point to a new paradigm of genuine symmetry-protected topological physics in free bosons, embedded deeply in the long-lived transient regimes of metastable dynamics.
• Abstract（参考訳）: 自由フェルミオン対称性で保護された位相相とそれに伴うエッジ局在励起のタイトボソニックなアナログは、凝縮物質とAMO物理学の把握を長い間避けてきた。 本研究は, 初期探査(prl 127, 245701 (2021))に基づいて, 位相超伝導体と絶縁体に特徴的なマヨアナとディラックエッジモードのタイトなボソニックアナログを実現するマルコフ散逸の対象となる幅広い二次ボソニック系を同定するものである。 この目的のために,疑似スペクトル理論をリンドブラジアン生成器の非正規性を捉えるための適切な数学的ツールとして活用し,これらのシステムの位相的メタスタビリティに関する一般的な枠組みを確立する。 過渡的・漸近的力学と非自明なトポロジカル不変量の間の急激な分離を特徴とする結果の力学パラダイムは、マヨラナとディラックボソンをダブしたエッジ局在モードをホストしていることが示される。 総じて、これらは1つの保存モードと、力学の近似対称性の正準共役生成器から構成される。 一般理論は、位相的に準安定な系が関与できる様々なエキゾチック境界物理学を示すいくつかのモデルを通して例示される。 特に、ネーターの定理がこの散逸な設定で破られる程度と、対称性とこれらのエッジモードの間の相互作用について検討する。 また, トポロジカルメタスタブルシステムで調製したボソニック猫状態に対する異常パリティダイナミクスの可能性を示した。 異常に長寿命な量子相関と発散するゼロ周波数パワースペクトルの形で観測可能なマルチタイムシグネチャを提案し、詳細に議論した。 我々の結果は、自由ボソンにおける真の対称性を保護したトポロジカル物理学の新しいパラダイムを指し、メタスタブル力学の長寿命な過渡的状態に深く埋め込まれた。

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