論文の概要: Photonic chiral state transfer near the Liouvillian exceptional point

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10349v1
• Date: Fri, 17 Jan 2025 18:44:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-20 13:58:56.015649
• Title: Photonic chiral state transfer near the Liouvillian exceptional point
• Title（参考訳）: リウビリア特異点付近の光キラル状態移動
• Authors: Huixia Gao, Konghao Sun, Dengke Qu, Kunkun Wang, Lei Xiao, Wei Yi, Peng Xue,
• Abstract要約: 開量子系におけるリウビリアンEP近傍のキラル状態移動について検討する。 提案手法は, 単一光子を用いた一般開系力学のシミュレーション手法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.931030055371689
• License:
• Abstract: As branch-point singularities of non-Hermitian matrices, the exceptional points (EPs) exhibit unique spectral topology and criticality, with intriguing dynamic consequences in non-Hermitian settings. In open quantum systems, EPs also emerge in the Liouvillian spectrum, but their dynamic impact often pertains to the transient dynamics and is challenging to demonstrate. Here, using the flexible control afforded by single-photon interferometry, we study the chiral state transfer when the Liouvillian EP is parametrically encircled. Reconstructing the density-matrix evolution by experimentally simulating the quantum Langevin equation, we show that the chirality of the dynamics is only present within an intermediate encircling timescale and dictated by the landscape of the Liouvillian spectrum near the EP. However, the chirality disappears at long times as the system always relaxes to the steady state. We then demonstrate the universal scaling of the chirality with respect to the encircling time. Our experiment confirms the transient nature of chiral state transfer near a Liouvillian EP in open quantum systems, while our scheme paves the way for simulating general open-system dynamics using single photons.
• Abstract（参考訳）: 非エルミート行列の分岐点特異点として、例外点 (EPs) は独自のスペクトル位相と臨界性を示し、非エルミート的設定において興味深い動的結果をもたらす。 オープン量子系では、EPはリウヴィリアスペクトルにも現れるが、そのダイナミックな影響はしばしば過渡的なダイナミクスに関係しており、証明は困難である。 ここでは、単光子干渉計で得られるフレキシブル制御を用いて、リウビリアEPをパラメトリックに囲む際のキラル状態移動について検討する。 量子ランゲヴィン方程式を実験的にシミュレートすることで密度-行列の進化を再構築し、この力学のキラリティは、EP近傍のリウヴィリアスペクトルの風景によって予測される中間的時間スケール内にのみ存在することを示す。 しかし、キラリティーは常に定常状態に緩和されるため、長い時間で消失する。 次に、囲む時間に関するカイラリティの普遍的なスケーリングを実演する。 実験では,開量子系におけるリウビリアンEP近傍のキラル状態移動の過渡性を確認するとともに,単一光子を用いた一般開系力学のシミュレーション方法も検討した。

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