論文の概要: Two-dimensional non-Hermitian skin effect in an ultracold Fermi gas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07931v2
- Date: Sun, 1 Sep 2024 03:02:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-04 22:14:48.302242
- Title: Two-dimensional non-Hermitian skin effect in an ultracold Fermi gas
- Title（参考訳）: 超低温フェルミガス中の2次元非エルミート皮膚効果
- Authors: Entong Zhao, Zhiyuan Wang, Chengdong He, Ting Fung Jeffrey Poon, Ka Kwan Pak, Yu-Jun Liu, Peng Ren, Xiong-Jun Liu, Gyu-Boong Jo,
- Abstract要約: 我々は、スピン軌道結合型光格子における超低温フェルミオンのための非エルミタンバンドをチューナブルな散逸で生成する。
我々は、原子の質量運動の中心を監視することにより、実空間におけるNHSEのリアルタイムな動的シグネチャを観察する。
我々の研究は、量子統計学とNHSEの相互作用を理解するための道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.925244794690562
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The concept of non-Hermiticity has expanded the understanding of band topology leading to the emergence of counter-intuitive phenomena. One example is the non-Hermitian skin effect (NHSE), which involves the concentration of eigenstates at the boundary. However, despite the potential insights that can be gained from high-dimensional non-Hermitian quantum systems in areas like curved space, high-order topological phases, and black holes, the realization of this effect in high dimensions remains unexplored. Here, we create a two-dimensional (2D) non-Hermitian topological band for ultracold fermions in spin-orbit-coupled optical lattices with tunable dissipation, which exhibits the NHSE. We first experimentally demonstrate pronounced nonzero spectral winding numbers in the complex energy plane with non-zero dissipation, which establishes the existence of 2D skin effect. Further, we observe the real-space dynamical signature of NHSE in real space by monitoring the center of mass motion of atoms. Finally, we also demonstrate that a pair of exceptional points (EPs) are created in the momentum space, connected by an open-ended bulk Fermi arc, in contrast to closed loops found in Hermitian systems. The associated EPs emerge and shift with increasing dissipation, leading to the formation of the Fermi arc. Our work sets the stage for further investigation into simulating non-Hermitian physics in high dimensions and paves the way for understanding the interplay of quantum statistics with NHSE.
- Abstract（参考訳）: 非ハーモニティの概念はバンドトポロジーの理解を拡大し、反直観現象の出現につながった。
例えば、非エルミート皮膚効果(NHSE)は、境界における固有状態の集中を伴う。
しかし、曲線空間、高次位相位相、ブラックホールのような領域における高次元非エルミート量子系から得られる潜在的な洞察にもかかわらず、高次元におけるこの効果の実現は未解明のままである。
ここでは,2次元(2次元)非エルミート位相バンドをスピン軌道結合型光格子中の超低温フェルミオンに対して生成し,NHSEを示す。
まず, 2次元皮膚効果が成立する複素エネルギー平面における非零スペクトル巻線数について実験を行った。
さらに、原子の質量運動の中心をモニタリングすることにより、実空間におけるNHSEのリアルタイムな動的シグネチャを観察する。
最後に、エルミート系で見られる閉ループとは対照的に、一対の例外点 (EP) が運動量空間において開のバルクフェルミ弧で連結されることを示す。
関連するEPは放散量の増加とともに出現し、フェルミ弧を形成する。
我々の研究は、高次元の非エルミート物理学をシミュレートするさらなる研究のステージを設定し、量子統計学とNHSEの相互作用を理解するための道を開く。
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