論文の概要: Non-Hermitian wave-packet dynamics and its realization within a non-Hermitian chiral cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12163v1
• Date: Tue, 21 Jan 2025 14:15:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 19:37:19.682824
• Title: Non-Hermitian wave-packet dynamics and its realization within a non-Hermitian chiral cavity
• Title（参考訳）: 非エルミート波束力学とその非エルミートカイラルキャビティ内における実現
• Authors: Weicen Dong, Qing-Dong Jiang, Matteo Baggioli,
• Abstract要約: 非エルミート位相系における波束の運動の半古典方程式を導出する。 複素ベリー曲率は, 半古典的EOMに異常速度と異常力の両方をもたらすことを示す。 非エルミート光学的キラルキャビティを用いたこの複素ハルダンモデルの潜在的実験的実現を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Topological wave-packet dynamics provide a powerful framework for studying quantum transport in topological materials. However, extending this approach to non-Hermitian quantum systems presents several important challenges, primarily due to ambiguities in defining the Berry phase and the non-unitary evolution of the wave-packets when $\mathcal{P}\mathcal{T}$ symmetry is broken. In this work, we adopt the complex Berry phase definition using the bi-orthogonal formalism and derive the semiclassical equations of motion (EOM) for a wave-packet in a non-Hermitian topological system. Interestingly, we find that the complex Berry curvature introduces both an anomalous velocity and an anomalous force into the semiclassical EOM. To validate the derived EOM, we design a non-Hermitian Haldane model featuring non-reciprocal next-nearest-neighbor (NNN) hopping, where the imbalance in the NNN hopping amplitudes gives rise to an emergent `complex chirality'. We reveal that the real and imaginary components of the complex chirality dictate the signs of both the real and imaginary parts of the complex Berry curvature, as well as the direction and dissipation rate of the edge states. Our analytical findings are confirmed by direct numerical simulations of the wave-packet dynamics. Finally, we suggest a potential experimental realization of this complex Haldane model using a non-Hermitian optical chiral cavity, providing a promising platform for testing our theoretical predictions.
• Abstract（参考訳）: トポロジカル・ウェーブ・パケット・ダイナミクスは、トポロジカル・マテリアルにおける量子輸送を研究するための強力な枠組みを提供する。 しかし、このアプローチを非エルミート量子系に拡張することは、主にベリー位相の定義の曖昧さと、$\mathcal{P}\mathcal{T}$対称性が破られたときの波束の非単位進化によって、いくつかの重要な課題が生じる。 本研究では、二直交形式を用いた複素ベリー位相定義を採用し、非エルミート位相系における波束に対する半古典的な運動方程式(EOM)を導出する。 興味深いことに、複雑なベリー曲率は、半古典的EOMに異常速度と異常力の両方をもたらす。 得られたEOMを検証するために,NNNホッピング振幅の不均衡が「複雑なキラリティー」を生じさせる非相反次次アレスト近傍ホッピング(NNN)を特徴とする非エルミタン・ハルデンモデルを設計した。 複素キラリティの実数成分と虚数成分が複素ベリー曲率の実数成分と虚数成分の両方の徴候と、エッジ状態の向きと散逸率を規定していることを明らかにする。 ウェーブ・パケット・ダイナミクスの直接数値シミュレーションにより解析結果を確認した。 最後に、非エルミート光学的カイラルキャビティを用いて、この複雑なハルダンモデルの潜在的実験的実現を提案し、理論的予測をテストするための有望なプラットフォームを提供する。

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