論文の概要: Observation of Metal-Insulator and Spectral Phase Transitions in Aubry-André-Harper Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08255v1
• Date: Mon, 11 Aug 2025 17:59:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:29.259353
• Title: Observation of Metal-Insulator and Spectral Phase Transitions in Aubry-André-Harper Models
• Title（参考訳）: オービリー・アンドレ・ハーパーモデルにおける金属絶縁体および分光相転移の観察
• Authors: Quan Lin, Christopher Cedzich, Qi Zhou, Peng Xue,
• Abstract要約: ユニタリ・ニアマチュー作用素(UAMO)の最初の実験的実現について述べる。 複素準エネルギーの出現を特徴とするパリティ時対称性破壊遷移を実験的に検討した。 これらの結果は、非エルミート準結晶の局在化、対称性の破れ、トポロジーの間の相互作用を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.073279730272577
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Hermitian extensions of the Aubry-Andr\'e-Harper (AAH) model reveal a rich variety of phase transitions arising from the interplay of quasiperiodicity and non-Hermiticity. Despite their theoretical significance, experimental explorations remain challenging due to complexities in realizing controlled non-Hermiticity. Here, we present the first experimental realization of the unitary almost-Mathieu operator (UAMO) which simulates the AAH model by employing single-photon quantum walks. Through precise control of quasiperiodicity, we systematically explore the phase diagram displaying a phase transition between localized and delocalized regimes in the Hermitian limit. Subsequently, by introducing non-reciprocal hopping, we experimentally probe the parity-time (PT) symmetry-breaking transition that is characterized by the emergence of complex quasienergies. Moreover, we identify a novel spectral transition exclusive to discrete-time settings, where all quasienergies become purely imaginary. Both transitions are connected to changes in the spectral winding number, demonstrating their topological origins. These results clarify the interplay between localization, symmetry breaking, and topology in non-Hermitian quasicrystals, paving the way for future exploration of synthetic quantum matter.
• Abstract（参考訳）: Aubry-Andr\e-Harper (AAH) モデルの非エルミート拡大は、準周期性と非ハーモニティの相互作用から生じる様々な相転移を示す。 その理論的な重要性にもかかわらず、制御された非ハーミティー性を実現する複雑さのため、実験的な探索は依然として困難である。 ここでは、単光子量子ウォークを用いてAAHモデルをシミュレートするユニタリ・ニアマチュー演算子(UAMO)を初めて実験的に実現した。 準周期性の精密な制御を通じて、エルミート極限における局所化と非局在化の相転移を示す位相図を体系的に探索する。 その後、非相互ホッピングを導入することにより、複素準エネルギーの出現を特徴とするパリティ時(PT)対称性破壊遷移を実験的に探索する。 さらに、全ての準エネルギーが純粋に虚構となる離散時間設定に限定した新しいスペクトル遷移を同定する。 どちらの遷移もスペクトルの巻数の変化と結びついており、そのトポロジカルな起源を示している。 これらの結果は、非エルミート準結晶における局在化、対称性の破れ、トポロジーの間の相互作用を明らかにし、今後の合成量子物質の探索の道を開いた。

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