論文の概要: Topological eigenvalues braiding and quantum state transfer near a third-order exceptional point

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14733v1
• Date: Thu, 19 Dec 2024 11:02:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:30:52.327070
• Title: Topological eigenvalues braiding and quantum state transfer near a third-order exceptional point
• Title（参考訳）: 3次例外点近傍の位相固有値と量子状態移動
• Authors: He Zhang, Tong Liu, Zhongcheng Xiang, Kai Xu, Heng Fan, Dongning Zheng,
• Abstract要約: 非エルミート量子系における例外点(EP)の囲みから生じる固有値と状態伝達について実験的に検討する。 本研究は,非エルミート位相構造理解と量子状態の動的操作による操作に関する知見を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 19.317159837094202
• License:
• Abstract: Non-Hermitian systems exhibit a variety of unique features rooted in the presence of exceptional points (EP). The distinct topological structure in the proximity of an EP gives rise to counterintuitive behaviors absent in Hermitian systems, which emerge after encircling the EP either quasistatically or dynamically. However, experimental exploration of EP encirclement in quantum systems, particularly those involving high-order EPs, remains challenging due to the difficulty of coherently controlling more degrees of freedom. In this work, we experimentally investigate the eigenvalues braiding and state transfer arising from the encirclement of EP in a three-dimensional non-Hermitian quantum system using superconducting circuits. We characterize the second- and third-order EPs through the coalescence of eigenvalues. Then we reveal the topological structure near the EP3 by quasistatically encircling it along various paths with three independent parameters, which yields the eigenvalues braiding described by the braid group $B_3$. Additionally, we observe chiral state transfer between three eigenstates under a fast driving scheme when no EPs are enclosed, while time-symmetric behavior occurs when at least one EP is encircled. Our findings offer insights into understanding non-Hermitian topological structures and the manipulation of quantum states through dynamic operations.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート系は、例外点(EP)の存在に根ざした様々な特異な特徴を示す。 EPに近接する異なる位相構造は、EPを準静的または動的に囲んだ後に現れるエルミート系において、反直観的行動を引き起こす。 しかし、量子系、特に高次EPを包含するEPの実験的探索は、より多くの自由度をコヒーレントに制御することが困難であるため、依然として困難である。 本研究では,超伝導回路を用いた3次元非エルミタン量子系におけるEPの囲みから生じる固有値と状態伝達について実験的に検討する。 固有値の合体による2階と3階のEPを特徴付ける。 次に、EP3 近傍の位相構造を3つの独立したパラメータを持つ様々な経路に沿って準静的に囲み込み、ブレイド群 $B_3$ で記述された固有値を得る。 さらに,3つの固有状態間のキラル状態の移動は,EPを囲まない場合,少なくとも1つのEPを囲む場合,時間対称の挙動が生じる。 本研究は,非エルミート位相構造理解と量子状態の動的操作による操作に関する知見を提供する。

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