論文の概要: Artificial discovery of lattice models for wave transport

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10693v1
• Date: Thu, 14 Aug 2025 14:36:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.359495
• Title: Artificial discovery of lattice models for wave transport
• Title（参考訳）: 波浪輸送のための格子モデルの人工的発見
• Authors: Jonas Landgraf, Clara C. Wanjura, Vittorio Peano, Florian Marquardt,
• Abstract要約: ウェーブトランスポートデバイスは、現代の通信、信号処理、およびセンシング用途に不可欠である。 本稿では,これらのデバイスの概念設計を自動化する手法を提案する。 我々のアプローチは、より高い次元や非線形相互作用で望ましい性質を持つ格子モデルの人工的な発見のような拡張への扉を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.042755388054692
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Wave transport devices, such as amplifiers, frequency converters, and nonreciprocal devices, are essential for modern communication, signal processing, and sensing applications. Of particular interest are traveling wave setups, which offer excellent gain and bandwidth properties. So far, the conceptual design of those devices has relied on human ingenuity. This makes it difficult and time-consuming to explore the full design space under a variety of constraints and target functionalities. In our work, we present a method which automates this challenge. By optimizing the discrete and continuous parameters of periodic coupled-mode lattices, our approach identifies the simplest lattices that achieve the target transport functionality, and we apply it to discover new schemes for directional amplifiers, isolators, and frequency demultiplexers. Leveraging automated symbolic regression tools, we find closed analytical expressions that facilitate the discovery of generalizable construction rules. Moreover, we utilize important conceptual connections between the device transport properties and non-Hermitian topology. The resulting structures can be implemented on a variety of platforms, including microwave, optical, and optomechanical systems. Our approach opens the door to extensions like the artificial discovery of lattice models with desired properties in higher dimensions or with nonlinear interactions.
• Abstract（参考訳）: 増幅器、周波数変換器、非相互デバイスなどの波動輸送装置は、現代の通信、信号処理、センシング用途に不可欠である。 特に興味深いのは、優れた利得と帯域幅特性を提供する移動波のセットアップである。 これまでのところ、これらのデバイスの概念設計は人間の創造性に依存している。 これにより、さまざまな制約とターゲット機能の下で、完全な設計空間を探索することが難しく、時間がかかります。 本研究では,この課題を自動化する手法を提案する。 周期的結合モード格子の離散的および連続的パラメータを最適化することにより、目的の輸送機能を実現する最も単純な格子を同定し、指向性増幅器、アイソレータ、周波数分解器の新たなスキームを発見する。 自動的な記号回帰ツールを活用することで、一般化可能な構成規則の発見を容易にするクローズドな解析式が見つかる。 さらに,デバイス輸送特性と非エルミート位相の間の重要な概念的接続を利用する。 結果として得られる構造は、マイクロ波、光学、光学システムなど、様々なプラットフォームで実装することができる。 我々のアプローチは、より高い次元や非線形相互作用で望ましい性質を持つ格子モデルの人工的な発見のような拡張への扉を開く。

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