論文の概要: Realization of pure gyration in an on-chip superconducting microwave device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19912v1
• Date: Tue, 24 Jun 2025 18:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.492689
• Title: Realization of pure gyration in an on-chip superconducting microwave device
• Title（参考訳）: オンチップ超伝導マイクロ波デバイスにおける純ジャイレーションの実現
• Authors: Zhiyin Tu, Violet Workman, Gaurav Bahl, Alicia J. Kollár,
• Abstract要約: 非相互結合と合成磁場の重要な要件は、非相互結合と合成磁場の工学である。 ここでは、時間変調のみを用いて、状態間の純粋なジャイレーションを実現することを実証する。 本手法は, 物理実装(古典的あるいは量子的)や周波数範囲に完全に依存せず, 大規模非相互メタマテリアルへの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Synthetic materials that emulate tight-binding Hamiltonians have enabled a wide range of advances in topological and non-Hermitian physics. A crucial requirement in such systems is the engineering of non-reciprocal couplings and synthetic magnetic fields. More broadly, the development of these capabilities in a manner compatible with quantum-coherent degrees of freedom remains an outstanding challenge, particularly for superconducting circuits, which are highly sensitive to magnetic fields. Here we demonstrate that pure gyration -- a non-reciprocal coupling with exactly matched magnitude but non-reciprocal $\pi$ phase contrast -- can be realized between degenerate states using only spatio-temporal modulation. Our experiments are performed using microwave superconducting resonators that are modulated using dc-SQUID arrays. We first show the existence of continuous exceptional surfaces in modulation parameter space where coupling with arbitrarily-large magnitude contrast can be achieved, with robust volumes of $\pi$ phase contrast contained within. We then demonstrate that intersection of these volumes necessarily gives rise to new continuous surfaces in parameter space where pure gyration is achieved. With this we experimentally demonstrate $>58$ dB isolation and the first on-chip gyrator with only superconducting circuit elements. Our method is fully agnostic to physical implementation (classical or quantum) or frequency range and paves the way to large-scale non-reciprocal metamaterials.
• Abstract（参考訳）: 強結合ハミルトニアンをエミュレートする合成材料は、トポロジカル物理学と非エルミート物理学の幅広い進歩を可能にした。 このようなシステムにおいて重要な要件は、非相互結合と合成磁場の工学である。 より広範に、量子コヒーレントな自由度と互換性のある方法でこれらの能力を開発することは、特に磁場に非常に敏感な超伝導回路にとって、注目すべき課題である。 ここでは、真に一致する大きさの非相互結合である純粋なジャイレーション(英語版)が、時空間変調のみを用いて退化状態間で実現できることを実証する。 Dc-SQUIDアレイで変調したマイクロ波超伝導共振器を用いて実験を行った。 まず、任意の大きさのコントラストとの結合が達成できる変調パラメータ空間における連続的な例外曲面の存在を示し、その内部に$\pi$位相コントラストのロバストボリュームが存在する。 そして、これらの体積の交叉が、純粋ジャイレーションが達成されるパラメータ空間における新しい連続曲面をもたらすことを証明した。 これにより、$>58$dBの分離と、超伝導回路素子のみを持つ最初のオンチップジャイレータを実験的に実証した。 本手法は, 物理実装(古典的あるいは量子的)や周波数範囲に完全に依存せず, 大規模非相互メタマテリアルへの道を開く。

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