論文の概要: Demonstration of a Tunable Non-Hermitian Nonlinear Microwave Dimer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13364v1
- Date: Mon, 17 Mar 2025 16:49:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 15:59:43.831774
- Title: Demonstration of a Tunable Non-Hermitian Nonlinear Microwave Dimer
- Title（参考訳）: 可変非エルミタン非線形マイクロ波ダイマーの実証
- Authors: Juan S. Salcedo-Gallo, Michiel Burgelman, Vincent P. Flynn, Alexander S. Carney, Majd Hamdan, Tunmay Gerg, Daniel C. Smallwood, Lorenza Viola, Mattias Fitzpatrick,
- Abstract要約: 位相非相反ホッピングダイナミクスを正確に実装するために,波長可変で非エルミタン,非線形マイクロ波ダイマーを導入する。
我々の結果は、センシングや合成フォトニック材料からニューロモルフィックコンピューティングや量子ネットワークまで、様々な分野に影響を及ぼす可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.7054351451505
- License:
- Abstract: Achieving and controlling non-reciprocity in engineered photonic structures is of fundamental interest in science and engineering. Here, we introduce a tunable, non-Hermitian, nonlinear microwave dimer designed to precisely implement phase-non-reciprocal hopping dynamics between two spatially separated cavities at room temperature. Our system incorporates simple components such as three-dimensional microwave cavities, unidirectional amplifiers, digital attenuators, and a digital phase shifter. By dividing the energy transfer into forward and backward paths, our platform enables precise control over the amplitude and phase of the propagating signals in each direction. Through a combination of theoretical and numerical analysis, we model the dynamics of the system under different operating conditions, including a parameter regime where the gain not only compensates for but significantly exceeds the inherent loss. Our model quantitatively reproduces the observed weak-drive transmission spectra, the amplitude and frequency of self-sustained limit cycles, and the synchronization effect between the limit cycle and an external microwave tone. Our results may have implications in areas ranging from sensing and synthetic photonic materials to neuromorphic computing and quantum networks, while providing new insight into the interplay between non-Hermitian and nonlinear dynamics.
- Abstract（参考訳）: 工学的フォトニック構造における非相互性の達成と制御は、科学と工学の基本的な関心事である。
そこで本研究では,空間的に分離された2つの空洞間の相非相反ホッピングダイナミクスを室温で正確に実装するために,波長可変で非エルミチアン非線形マイクロ波ダイマーを提案する。
本システムでは,3次元マイクロ波キャビティ,一方向増幅器,ディジタル減衰器,ディジタル位相シフタなどの簡単な部品を組み込んでいる。
移動エネルギーを前後に分割することにより,各方向の伝搬信号の振幅と位相を正確に制御できる。
理論解析と数値解析の組み合わせにより,利得が補償されるだけでなく,固有損失をはるかに上回るパラメータ構造を含む,異なる動作条件下でのシステムの力学をモデル化する。
本モデルでは, 観測された弱駆動透過スペクトル, 自己持続極限周期の振幅と周波数, 限界周期と外部マイクロ波トーンとの同期効果を定量的に再現する。
我々の結果は、センシングや合成フォトニック材料からニューロモルフィックコンピューティングや量子ネットワークまで、そして非エルミート力学と非線形力学の相互作用に関する新たな知見を提供する領域に影響を及ぼすかもしれない。
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