論文の概要: Free electron topological bound state induced by light beam with a twisted wavefront

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.00723v2
• Date: Wed, 14 Aug 2024 14:40:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-15 18:16:52.882533
• Title: Free electron topological bound state induced by light beam with a twisted wavefront
• Title（参考訳）: ツイスト波面を持つ光による自由電子トポロジカルバウンド状態
• Authors: Yiming Pan, Ruoyu Yin, Yongcheng Ding, Huaiqiang Wang, Daniel Podolsky, Bin Zhang,
• Abstract要約: 超高速電子放出、顕微鏡、回折、コヒーレンスの最近の進歩は、光線で自由電子を操る素晴らしい能力を示している。 超高速電子-光相互作用における自由電子量子数探索の枠組みを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6285435061281421
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Recent advances in ultrafast electron emission, microscopy, and diffraction have demonstrated a remarkable ability to manipulate free electrons with quantum coherence using light beams. Here, we present a framework for exploring free electron quantum number in ultrafast electron-light interactions. We derive an explicit Jackiw-Rebbi solution for a low-energy free electron wavefunction subjected to a spatiotemporally twisted laser field, resulting in a flying topologically protected bound state with a quantum number of e/2 - termed a "half-electron". This flying bound state is dispersion-free due to its topological nature. We demonstrate the topological confinement and pair generation mechanism of half-electrons in free space, expanding their domain beyond the topological states typically found in solids and photonics. This advancement enhances our understanding of emulating exotic quantum and topological effects with low-energy free electrons.
• Abstract（参考訳）: 超高速電子放出、顕微鏡、回折の最近の進歩は、光線を用いて量子コヒーレンスで自由電子を操作する素晴らしい能力を示している。 本稿では,超高速電子-光相互作用における自由電子量子数探索の枠組みについて述べる。 我々は、時空間的にねじれたレーザー場を受ける低エネルギー自由電子波動関数に対する明示的なジャッキー・レビ解を導出し、結果として、量子数 e/2 の空飛ぶ位相的に保護された有界状態が「半電子」と呼ばれる。 このフライングバウンド状態は、そのトポロジカルな性質のため、分散しない。 自由空間における半電子のトポロジカル閉じ込めと対生成機構を実証し、その領域は一般に固体やフォトニクスに見られるトポロジカル状態を超えて拡張する。 この進歩は、エキゾチックな量子と低エネルギー自由電子によるトポロジカル効果をエミュレートする理解を深める。

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