論文の概要: Programmable non-Hermitian photonic quantum walks via dichroic metasurfaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05072v1
• Date: Fri, 07 Mar 2025 01:32:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-10 12:20:44.751628
• Title: Programmable non-Hermitian photonic quantum walks via dichroic metasurfaces
• Title（参考訳）: プログラム可能な非エルミートフォトニック量子ウォーク
• Authors: Paola Savarese, Sarvesh Bansal, Maria Gorizia Ammendola, Lorenzo Amato, Raouf Barboza, Bruno Piccirillo, Francesco Di Colandrea, Lorenzo Marrucci, Filippo Cardano,
• Abstract要約: 非単位量子ウォークを実装したフォトニックプラットフォームを導入する。 非単位量子ウォークは一般に開系力学をエミュレートするために用いられる。 我々のプラットフォームは、非エルミート量子力学の制御された研究のための光学シミュレータの範囲を広げる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The evolution of a closed quantum system is described by a unitary operator generated by a Hermitian Hamiltonian. However, when certain degrees of freedom are coupled to an environment, the relevant dynamics can be captured by non-unitary evolution operators, arising from non-Hermitian Hamiltonians. Here we introduce a photonic platform that implements non-unitary quantum walks, commonly used to emulate open-system dynamics, in the synthetic space of light transverse momentum. These walks are realized by propagating light through a series of dichroic liquid-crystal metasurfaces, that impart polarization-dependent momentum shifts. The non-unitary behavior stems from dichroic dye molecules with polarization-dependent absorption, whose orientation is coupled to that of the liquid crystals. We demonstrate multiple walks up to five time steps, with adjustable levels of dichroism set by the metasurface voltage, which is controlled remotely. This discrete-time process maps onto two-band tight-binding models with reciprocal yet non-Hermitian nearest-neighbor couplings, corresponding to a less-studied class of non-Hermitian systems. Our platform broadens the range of optical simulators for controlled investigations of non-Hermitian quantum dynamics.
• Abstract（参考訳）: 閉量子系の進化は、エルミート・ハミルトニアンによって生成されるユニタリ作用素によって記述される。 しかしながら、ある環境にある種の自由度が結合された場合、関連する力学は非エルミート・ハミルトニアンから生じる非単位進化作用素によって捉えることができる。 ここでは、光横運動量の合成空間において、一般に開系力学をエミュレートするために使用される非単位量子ウォークを実装したフォトニックプラットフォームを紹介する。 これらの歩行は、偏光依存運動量シフトを付与する一連の二色性液体-結晶準曲面を通して光を伝播させることによって実現される。 非単体的挙動は、偏光依存的な吸収を持つ二色性色素分子に由来するが、その配向は液晶の配向と結合している。 遠隔で制御される準曲面電圧によって設定された二色度を調整可能なレベルに設定して,最大5ステップまでの歩幅を実演する。 この離散時間過程は、互いに相反するが非エルミート近傍結合を持つ2バンド強結合モデルに写像し、非エルミート系のより研究の少ないクラスに対応する。 我々のプラットフォームは、非エルミート量子力学の制御された研究のための光学シミュレータの範囲を広げる。

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