論文の概要: Topological Photon Transport in Programmable Photonic Processors via Discretized Evolution of Synthetic Magnetic Fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13184v2
• Date: Wed, 17 Sep 2025 11:26:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-18 12:21:58.941533
• Title: Topological Photon Transport in Programmable Photonic Processors via Discretized Evolution of Synthetic Magnetic Fields
• Title（参考訳）: 合成磁場の離散的進化によるプログラマブルフォトニックプロセッサのトポロジカル光子輸送
• Authors: Andrea Cataldo, Rohan Yadgirkar, Ze-Sheng Xu, Govind Krishna, Ivan Khaymovich, Val Zwiller, Jun Gao, Ali W. Elshaari,
• Abstract要約: プログラム可能なフォトニックプロセッサ上で光の合成ゲージ場を示す。 このアプローチは、ドライブインバージョンの下で逆転するキラル循環、高可視性でフラックス制御された干渉、最小のフロケ準エネルギーギャップを最大化することによって安定な方向流、といったトポロジカルトランスポートの特徴を明らかにする。 その結果、トポロジカルフォトニクスのための汎用的で完全にプログラム可能なフレームワークとして、離散化されたギャップ最適化フロケ進化が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7426231474877603
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Photons, unlike electrons, do not couple directly to magnetic fields, yet synthetic gauge fields can impart magnetic-like responses and enable topological transport. Discretized Floquet evolution provides a controlled route, where the time-ordered sequencing of non-commuting Hamiltonians imprints complex hopping phases and breaks time-reversal symmetry. However, stabilizing such driven dynamics and observing unambiguous topological signatures on a reconfigurable platform has remained challenging. Here we demonstrate synthetic gauge fields for light on a programmable photonic processor by implementing discretized Floquet drives that combine static and dynamic phases. This approach reveals hallmark features of topological transport: chiral circulation that reverses under drive inversion, flux-controlled interference with high visibility, and robust directional flow stabilized by maximizing the minimal Floquet quasi-energy gap. The dynamics are further characterized by a first-harmonic phase order parameter, whose per-period winding number quantifies angular drift and reverses sign with the drive order. These results establish discretized, gap-optimized Floquet evolution as a versatile and fully programmable framework for topological photonics, providing a compact route to engineer gauge fields, stabilize driven phases, and probe winding-number signatures of chiral transport.
• Abstract（参考訳）: 電子とは異なり、光子は直接磁場に結合しないが、合成ゲージ場は磁気的応答を付与し、トポロジカル輸送を可能にする。 離散化フロケ進化は、非可換ハミルトニアンの時間順序シークエンシングが複素ホッピング位相をインプリントし、時間反転対称性を破る制御経路を提供する。 しかし、そのような駆動力学を安定化し、再構成可能なプラットフォーム上で不明瞭なトポロジ的シグネチャを観察することは依然として困難である。 ここでは、静的位相と動的位相を組み合わせた離散Floquetドライブを実装することで、プログラマブルフォトニックプロセッサ上の光の合成ゲージ場を示す。 この手法は、ドライブインバージョンの下で逆転するキラル循環、高可視性によるフラックス制御干渉、最小のフロケ準エネルギーギャップを最大化することによって安定な方向流の安定化など、トポロジカルトランスポートの目覚しい特徴を明らかにする。 さらに、周期当たりの巻数で角のドリフトを定量化し、駆動順序で符号を反転させる第1高調波位相秩序パラメータを特徴とする。 これらの結果は、トポロジカルフォトニクスのための汎用的で完全にプログラム可能なフレームワークとして、離散化されたギャップ最適化フロケ進化を確立し、ゲージ場を工学し、駆動位相を安定化し、キラル輸送の巻数ナンバーシグネチャを探索するためのコンパクトな経路を提供する。

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