論文の概要: Observation of non-Hermitian bulk-boundary correspondence in non-chiral non-unitary quantum dynamics of single photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.04882v1
- Date: Mon, 07 Apr 2025 09:43:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-08 14:08:59.633686
- Title: Observation of non-Hermitian bulk-boundary correspondence in non-chiral non-unitary quantum dynamics of single photons
- Title（参考訳）: 単一光子の非キラル非単位量子力学における非エルミートバルク-バウンダリ対応の観測
- Authors: Miao Zhang, Yue Zhang, Shuai Li, Rui Tian, Tianhao Wu, Yingchao Xu, Yi-an Li, Yuanbang Wei, Hong Gao, M. Suhail Zubairy, Fuli Li, Bo Liu,
- Abstract要約: 非エルミート系において、保存されたキラル対称性は重要な要素の1つであり、非エルミート位相を決定する上で重要な役割を果たす。
理論的には1次元(1D)非エルミート系とキラル対称性の破れを持つバルク境界対応を理論的に予測し,実験的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.05848822220465
- License:
- Abstract: The breakdown of conventional bulk-boundary correspondence, a cornerstone of topological physics, is one of counter-intuitive phenomena in non-Hermitian systems, that is deeply rooted in symmetry. In particular, preserved chiral symmetry is one of the key ingredients, which plays a pivotal role in determining non-Hermitian topology. Nevertheless, chiral symmetry breaking in non-Hermitian systems disrupts topological protection, modifies topological invariants, and substantially reshapes spectral and edge-state behavior. The corresponding fundamentally important bulk-boundary correspondence thus needs to be drastically reconstructed. However, it has so far eluded experimental efforts. Here, we theoretically predict and experimentally demonstrate the bulk-boundary correspondence of a one-dimensional (1D) non-Hermitian system with chiral symmetry breaking in discrete-time non-chiral non-unitary quantum walks of single photons. Through constructing a domain-wall configuration, we experimentally observe the photon localization at the interface of domain-wall structure, clearly indicating the presence of the topological edge mode. The appearance of that matches excellently with the prediction of our introduced non-chiral non-Bloch topological invariants pair. Our work thus unequivocally builds the non-Hermitian bulk-boundary correspondence as a general principle for studying topological physics in non-Hermitian systems with chiral symmetry breaking.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル物理学の基盤である従来のバルク境界対応の分解は、非エルミート系における反直観現象の1つであり、対称性に深く根ざしている。
特に保存されたキラル対称性は、非エルミート位相を決定する重要な要素の1つである。
それでも、非エルミート系におけるカイラル対称性の破れは、位相的保護を妨害し、位相的不変性を修正し、スペクトルとエッジ状態の挙動を著しく再考する。
対応する基本的重要なバルク境界対応は、劇的に再構築される必要がある。
しかし、これまでは実験的な努力を欠いていた。
ここでは, 単光子の離散時間非キラル量子ウォークにおいて, キラル対称性を破る1次元(1次元)非エルミート系のバルク境界対応を理論的に予測し, 実験的に示す。
ドメインウォール構成を構築することにより,ドメインウォール構造の界面における光子局在を実験的に観察し,トポロジカルエッジモードの存在を明確に示す。
その外観は、導入した非キラルな非ブロッホ位相不変量対の予測とよく一致した。
したがって、我々の研究は、非エルミート系におけるカイラル対称性の破れを伴うトポロジカル物理学の研究の一般的な原理として、非エルミートバルク-バウンダリー対応を構築した。
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