論文の概要: Experimentally Probing Non-Hermitian Spectral Transition and Eigenstate Skewness
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.08160v1
- Date: Tue, 14 Jan 2025 14:40:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-15 13:28:24.180045
- Title: Experimentally Probing Non-Hermitian Spectral Transition and Eigenstate Skewness
- Title(参考訳): 非エルミタン分光遷移と固有状態スキューネスを実験的に証明する
- Authors: Jia-Xin Zhong, Jeewoo Kim, Kai Chen, Jing Lu, Kun Ding, Yun Jing,
- Abstract要約: 非エルミート系(NH)は複雑な値の固有エネルギーから生じる複雑なスペクトルトポロジーを示す。
複素数値エネルギースペクトルと左右固有状態の両方の直接測定と評価を可能にするグリーン関数に基づく手法を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 19.452215199792924
- License:
- Abstract: Non-Hermitian (NH) systems exhibit intricate spectral topology arising from complex-valued eigenenergies, with positive/negative imaginary parts representing gain/loss. Unlike the orthogonal eigenstates of Hermitian systems, NH systems feature left and right eigenstates that form a biorthogonal basis and can differ significantly, showcasing pronounced skewness between them. These characteristics give rise to unique properties absent in Hermitian systems, such as the NH skin effect and ultra spectral sensitivity. However, conventional experimental techniques are inadequate for directly measuring the complex-valued spectra and left and right eigenstates -- key elements for enhancing our knowledge of NH physics. This challenge is particularly acute in higher-dimensional NH systems, where the spectra and eigenstates are highly sensitive to macroscopic shapes, lattice geometry, and boundary conditions, posing greater experimental demands compared to one-dimensional systems. Here, we present a Green's function-based method that enables the direct measurement and characterization of both complex-valued energy spectra and the left and right eigenstates in arbitrary NH lattices. Using active acoustic crystals as the experimental platform, we observe spectral transitions and eigenstate skewness in two-dimensional NH lattices under both nonreciprocal and reciprocal conditions, with varied geometries and boundary conditions. Our approach renders complex spectral topology and left eigenstates experimentally accessible and practically meaningful, providing new insights into these quantities. The results not only confirm recent theoretical predictions of higher-dimensional NH systems but also establish a universal and versatile framework for investigating complex spectral properties and NH dynamics across a wide range of physical platforms.
- Abstract(参考訳): 非エルミート的(NH)系は、複素数値の固有エネルギーから生じる複雑なスペクトルトポロジーを示し、正の/負の虚部はゲイン/ロスを表す。
エルミート系の直交固有状態とは異なり、NH系は左右の固有状態を持ち、生物の直交基底を形成し、その間に顕著な歪みを示す。
これらの特徴は、NH皮膚効果や超スペクトル感度など、ヘルミタン系に欠落する特異な性質をもたらす。
しかし、従来の実験手法では、複素数値スペクトルと左右固有状態を直接測定するには不十分であり、NH物理学の知識を高める上で重要な要素である。
この課題は高次元のNHシステムにおいて特に深刻であり、スペクトルと固有状態はマクロな形状、格子幾何学、境界条件に非常に敏感であり、1次元のシステムと比較して実験的な要求がより大きい。
ここでは、任意のNH格子における複素数値エネルギースペクトルと左右固有状態の両方の直接測定と評価を可能にするグリーン関数に基づく手法を提案する。
実験台として能動的音響結晶を用い,非相互条件および相互条件下での2次元NH格子のスペクトル遷移と固有状態歪を観測した。
我々のアプローチは複雑なスペクトルトポロジーを表現し、左固有状態は実験的にアクセス可能で実用的な意味を持ち、これらの量に関する新たな洞察を提供する。
その結果、近年の高次元NHシステムの理論的予測を裏付けるだけでなく、複雑なスペクトル特性と幅広い物理プラットフォームをまたいだNH力学を研究するための普遍的で汎用的な枠組みを構築した。
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