論文の概要: Topological quantum electrodynamics in synthetic non-Abelian gauge fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07669v1
- Date: Mon, 11 Aug 2025 06:45:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.973748
- Title: Topological quantum electrodynamics in synthetic non-Abelian gauge fields
- Title（参考訳）: 合成非アベリアゲージ場における位相量子電磁力学
- Authors: Qinan Huang, Bengy T. T. Wong, Zehai Pang, Xudong Zhang, Zeling Chen, Yi Yang,
- Abstract要約: 我々は、非アベリアフォトニック格子に埋め込まれた量子エミッタの光-物質相互作用の理論を開発する。
我々は,エミッタとスピンモメンタムロックバンドを選択的に結合させることにより,非相反性を示すキラル光子放出と渦を明らかにする。
結果は非アベリア物理学を量子光学で橋渡しし、トポロジカル量子光学状態のための汎用ツールとして非アベリアゲージ場を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.269968525966549
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum electrodynamics (QED), a cornerstone framework that describes light-matter interactions rooted in Abelian symmetries, renders the harnessing of synthetic non-Abelian gauge fields as a fundamental yet uncharted frontier. Here, we develop a general theory of light-matter interaction of quantum emitters embedded in non-Abelian photonic lattices. Based on analytical solutions to the non-Abelian Landau dressed states beyond the continuum limit, we reveal chiral photon emission and vortices with emergent nonreciprocity enabled by selective coupling between emitters and spin-momentum-locked bands. When coexisting with Abelian and non-Abelian magnetic fields, emitters hybridize with Landau dressed orbits to form spin-polarized, squeezed Landau polaritons that carry quantized angular momenta, with Rabi frequencies tunable via Landau levels and pseudospin interactions. Multi-emitter dynamics further exhibit collective phenomena governed by real-space staggered phases induced by nonsymmorphic crystalline symmetry. These results bridge non-Abelian physics with quantum optics, and establish non-Abelian gauge fields as a versatile tool for synthesizing topological quantum optical states, angular momentum transfer, and controlling photon-mediated correlations in QED systems, relevant for applications in quantum simulations and chiral quantum optical networks.
- Abstract（参考訳）: 量子電磁力学(Quantum Electrodynamics, QED)は、アベリアの対称性に根ざした光-物質相互作用を記述する基盤となる枠組みであり、合成非アベリアゲージ場を基礎的かつ非チャートなフロンティアとして活用する。
ここでは、非アベリアフォトニック格子に埋め込まれた量子エミッタの光-物質相互作用の一般理論を開発する。
連続限界を超える非アベリア・ランダウ状態の解析解に基づいて、エミッタとスピンモメンタムロックバンドの選択的結合により、創発的な非相互性を持つキラル光子放出と渦を明らかにする。
アベリアや非アベリアの磁場と共存すると、エミッターはランダウの軌道をハイブリダイズし、量子化された角モーメントを持ち、ラビの周波数はランダウ準位と擬スピン相互作用によって調整される。
マルチエミッターダイナミクスは、非同相結晶対称性によって誘導される実空間の停滞した位相によって支配される集合現象をさらに示す。
これらの結果は、非アベリア物理学を量子光学で橋渡しし、トポロジカル量子光学状態の合成、角運動量移動、QED系における光子による相関の制御のための汎用的なツールとして非アベリアゲージ場を確立する。
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